Katalog typowych nawierzchni 

Od  1997  roku  w  Polsce  obowiązuje  w  projektowaniu  konstrukcji  nawierzchni  drogowych  „Katalog 

typowych  konstrukcji  podatnych  i  półsztywnych”  opracowany  w  Instytucie  Badawczym  Dróg  i 

Mostów, a  w 2001 roku został wprowadzony „Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych” 

Stosowanie  katalogu  ma  na  celu  przede  wszystkim  uproszczenie  i  ujednolicenie  projektowania 

konstrukcji  nawierzchni.  Mając  na  uwadze,  że  katalog  opracowano  z  wykorzystaniem  nowoczesnej 

techniki projektowo-wykonawczej, uwzględniając przy tym doświadczenia krajowe należy stwierdzić, 

że  jego  zaistnienie  przyczyniło  się  do  poprawy  racjonalizacji  rozwiązań  technicznych  w  polskim 

budownictwie drogowym. 

Typowe  konstrukcje  zaprojektowano  mechanistycznymi  metodami  stosując  następujące  kryteria 

zmęczeniowe: 

- dla konstrukcji podatnych: 

- Instytutu Asfaltowego, USA 

- Shell 

- dla konstrukcji półsztywnych 

- Instytutu Asfaltowego, USA 

- Centrum Badań Drogowych CRR, Belgia 

- Narodowego Instytutu Badań Transportu i Dróg CSIR, RPA 

- Uniwersytetu w Illinois, USA 

Procedura projektowania konstrukcji wg Katalogu 

1)

 

Określenie projektowanego obciążenia ruchem i wyznaczenie kategorii ruchu 

2)

 

Analiza warunków gruntowo-wodnych i określenie grupy nośności podłoża 

3)

 

Wybór metody wzmocnienia słabego podłoża 

4)

 

Zapewnie warunków odwodnienia konstrukcji 

5)

 

Dla wyznaczonej kategorii ruchu wybór typowej konstrukcji nawierzchni 

6)

 

Sprawdzenie warunku mrozoodporności 

Określenie projektowanego obciążenia ruchem i wyznaczenie kategorii ruchu 

Projektowanie  według  katalogu  odbywa  się  na  podstawie  prognozowanego  średniego-dobowego 

ruchu w przekroju drogi określonego dla dziesiątego roku po oddaniu drogi do eksploatacji. Analizę 

ruchu przeprowadza się w trzech grupach pojazdów: samochody ciężarowe bez przyczep, samochody 

ciężarowe  z  przyczepami  i  autobusy.  Na  podstawie  prognozowanego  ruchu  oblicza  się  liczbę  osi 

obliczeniowych według wzoru 

  







 







 







 

Gdzie: 

L – liczba osi obliczeniowych na dobę na pas obliczeniowy w dziesiątym roku po oddaniu drogi do 

eksploatacji 

N

1

,  N

2

,  N

3

  –  średni  dobowy  ruch  samochodów  ciężarowych  odpowiednio:  bez  przyczep,  z 

przyczepami i autobusów w przekroju drogi w dziesiątym roku prognozowanej eksploatacji 

r

1

, r

2

, r

3

 – współczynniki przeliczeniowe samochodów ciężarowych i autobusów na osie obliczeniowe 

f

1

 – współczynnik obciążenia obliczeniowego pasa ruchu 

 

Kategorie ruchu wyznacza się na podstawie obliczonej wielkości L  

 

Analiza warunków gruntowo-wodnych i określenie grupy nośności podłoża 

Rozpoznanie  warunków  gruntowo-wodnych  przeprowadza  się  na  podstawie  wyników  badań 

polowych  i  laboratoryjnych.  Wykonuje  się  odwierty  w  podłożu  gruntowym  do  głębokości  2,0  m 

poniżej  projektowanej  niwelety  korony  robót  ziemnych.  Ustala  się  rodzaj  i  własności  gruntów  pod 

względem  wysadzinowości  na  podstawie  zawartości  drobnych  cząstek,  wskaźnika  piaskowego, 

kapilarności biernej. 

Poziom  zwierciadła  wody  gruntowej  określa  się  na  podstawie  dostępnych  najwyższych  notowań 

poziomu  w  okresie  największych  opadów  atmosferycznych  lub  wysokich  stanów  wód 

powierzchniowych.  Wg  Katalogu  warunki  wodne  klasyfikuje  się  jako  dobre,  złe  lub  przeciętne,  w 

zależności  od  głębokości  poniżej  spodu  konstrukcji  poziomu  swobodnego  zwierciadła  wody 

gruntowej.  Znając  rodzaj  gruntu  podłoża  i  warunki  wodne  określa  się  grupę  nośności  podłoża 

nawierzchni G

i

.  

 

 

 

Wybór metody wzmocnienia słabego podłoża 

Podłoża  gruntowe  z  grupy  nośności  G

2

,  G

3

,  G

4

  muszą  być  wzmocnione  do  poziomu  nośności  G

1

. 

Zalecane są dwa podstawowe sposoby wzmocnienia: 

1)

 

Wymiana warstwy gruntu podłoża nawierzchni na warstwę materiału niewysadzinowego, 

2)

 

Ulepszenie gruntu w górnej warstwie podłoża dodatkiem spoiwa hydraulicznego 

 

Katalog  proponuje  wzmacniać  podłoże  geosyntetykiem,  gdy  wymagana  grubość  wymiany  podłoża 

jest większa niż 50 cm. 

Ulepszenie gruntu poprzez stabilizację spoiwem hydraulicznym związane jest z wykonaniem: 

-  10  cm  warstwy  z  gruntu  stabilizowanego  spoiwem  (cementem,  wapnem,  aktywnym  popiołem 

lotnym) o R

m

 = 1,5 MPa na podłożu o grupie nośności G2, 

- 15 cm warstwy z gruntu stabilizowanego spoiwem o R

m

 = 2,5 MPa na podłożu o grupie nośności G3, 

- 25 cm warstwy z gruntu stabilizowanego spoiwem o R

m

 = 2,5 MPa na podłożu o grupie nośności G4, 

Na  podłożu  G4  zamiast  jednej  grubiej  sztywnej  warstwy  można  ułożyć  2  warstwy  stabilizowane 

cementem  po  15  cm,  z  których  górna  warstwa  charakteryzuje  się  R

m

  =  2,5  MPa,  a  warstwa  dolna      

R

m

 = 1,5 MPa. 

W niektórych przypadkach, takich jak projektowanie podbudowy z mieszanki mineralno-asfaltowej na 

podłożu  gruntowym,  również  dla  dróg  kategorii  ruchu  KR5  i  KR6  ze  względu  na  możliwość 

występowania  w  okresie  budowy  nawierzchni  ciężkiego  ruchu  technologicznego,  należy  górną 

warstwę podłoża grubości 10 cm wykonać wg następującej technologii: 

- gruntu stabilizowanego cementem o R

m

 = 2,5 MPa 

- kruszywa stabilizowanego mechaniczne o wskaźniku nośności CBR > 40% 

Zapewnienie warunków odwodnienia konstrukcji 

Spełnienie  tego  warunku  związane  jest  z  zaprojektowaniem  warstwy  odsączającej  z  materiałów 

mrozoodpornych o współczynniku filtracji k > 8 m/dobę. Grubość takiej warstwy powinna być równa 

co  najmniej  15  cm,  a  szerokość  obejmować  cały  korpus  drogowy.  Gdy  nie  jest  spełniony  warunek 

szczelności,  projektuje  się  również  warstwę  odcinającą  grubości  co  najmniej  10  cm,  którą  należy 

umieścić pomiędzy warstwą odsączającą i podłożem gruntowym nie ulepszonym spoiwem. 

Wybór typowej konstrukcji nawierzchni 

Dla wyznaczonej kategorii ruchu i grupy nośności podłoża gruntowego G

1

 Katalog podaje typowe 

konstrukcje nawierzchni podatnych i półsztywnych.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nawierzchnie podatne i pół sztywne z podbudową wykonaną z: 

- chudego betonu, 

- gruntu stabilizowanego cementem, 

- kruszywa łamanego stabilizowanego mechanicznie, 

- betonu asfaltowego.

 

 

 

 

 

Nawierzchnie sztywne z zastosowaniem podbudowy z: 

- chudego betonu, 

- gruntu stabilizowanego cementem, 

- kruszywa łamanego stabilizowanego mechanicznie, 

- kruszywa łamanego stabilizowanego mechanicznie i betonu asfaltowego, 

- betonu asfaltowego. 

 

 

Sprawdzenie warunku mrozoodporności 

Warunek  mrozoodporności  sprawdza  się  dla  konstrukcji  nawierzchni  posadowionych  na  podłożach 

wysadzi  nowych  i  wątpliwych.  Należy  określić  czy  rzeczywista  grubość  wszystkich  warstw 

nawierzchni i  ulepszonego  podłoża jest  nie  mniejsza od  wartości  podanej  w tablicy  i jeżeli  warunek 

ten  nie  jest  spełniony,  to  należy  niżej  położoną  warstwę  ulepszonego  podłoża  pogrubić  do  wartości 

wymaganej. W tablicy h

z

 oznacza głębokość przemarzania gruntów w miejscu projektowanej drogi. 

 

Katalog  dopuszcza  przypadek,  dla  którego  nie  zachodzi  potrzeba  sprawdzania  warunku 

mrozoodporności.  Dotyczy  to  konstrukcji  spełniających  warunek  nośności,  a  jednocześnie 

posiadających najniżej położoną warstwę podłoża wykonaną na całej szerokości korpusu drogowego z 

gruntu stabilizowanego spoiwem o Rm = 1,5 MPa i grubości co najmniej 15 cm. 

 

Metoda CBR 

Metoda CBR (California Bearing Ratio – Kalifornijski Wskaźnik Nośności) powstała w Kalifornii w 

latach  1928-1929.  W  latach  tych  przeprowadzono  badania,  które  wskazały,  że  uszkodzenia 

nawierzchni powstały wskutek: 

1)

 

Poziomych przemieszczeń materiału podłoża 

2)

 

Różnicy osiadań podłoża 

3)

 

Nadmiernych ugięć podłoża 

Przeprowadzono  badania  na  materiale,  warstw  nośnych  nawierzchni,  którym  było  kruszywo  o 

szerokich granicach uziarnienia. Nośność tego materiału oznaczono jako CBR = 100. 

Przeprowadzono badania gruntów podłoża pod nawierzchniami, które dobrze zachowywały się i pod 

nawierzchniami,  które  uległy  uszkodzeniom.  Na  tej  podstawie  opracowano  krzywe  zależności 

grubości nawierzchni od nośności podłoża wyrażonego za pomocą CBR. 

W  roku  1940  Korpus  Inżynierów  zaadoptował  metodę  CBR  do  projektowania  nawierzchni  lotnisk  i 

dlatego metoda ta znana jest również pod nazwą metody Korpusu Inżynierów (Corps od Engineers). 

Polska modyfikacja metody CBR powstała w 1970 roku na bazie metody CBR z USA, AASHO Road 

Test oraz polskich doświadczeń.  

 

Głównym założeniem metody jest: 

1)

 

Grubość  nawierzchni  musi  być  taka,  aby  naprężenia  na  grunt  były  mniejsze  od 

dopuszczalnych  

2)

 

Grubość zależy od obciążenia koła, ciśnienia kontaktowego i od nośności gruntu (CBR) 

3)

 

Naprężenia  ściskające  od  koła  przekazywane  na  grunt,  na  spodzie  warstw  rzeczywistych  i 

równoważnych, są jednakowe 

 

Procedura projektowania 

1. Określenie CBR gruntu 

2. Określenie ruchu (osie 80 kN) 

3. Określenie Hz

wym

 

4. Przyjęcie konstrukcji 

5. Obliczenie Hz

proj

 

6. Sprawdzenie Hz

proj 

> Hz

wym

 

 

Założenie: 

H

z

proj

 ≥ H

z

wym

 

 

gdzie: 

H

zproj

 – grubość projektowa 

H

zwym

 – grubość wymagana 

 

Grubość wymagana 

H

z

wym

 = D · e · c [cm] 

Gdzie: 

e – współczynnik klimatyczny zależny od głębokości przemarzania 

h

z

 = 0,8 

→ 

e = 0,9 

h

z

 = 1,0 

→ 

e = 1,0 

h

z

 = 1,2 lub 1,4 

→ 

e = 1,15 – 1,20 

 

c – współczynnik zależny od maksymalnego obciążenia 

  0,50,1 ·  

80 kN 

→ 

c = 1,0 

100 kN 

→ 

c = 1,15 

115 kN 

→ 

c = 1,20 

 

D  –  wartość  zastępcza  nawierzchni  w  przeliczeniu  na  tłuczeń  odczytana  z  nomogramu.  Zależna  od: 

ilości osi 80 kN/dobę/pas, okresu eksploatacji oraz CBR gruntu. 

 

 

Grubość projektowa 

H

z

proj

 = x · h

1

 + y · h

2

 + z · h

3

 [cm]  

 

gdzie: 

x,  y,  z  –  stałe  materiałowe  (x  –  warstwa  ścieralna,  y  –  podbudowa  zasadnicza,  z  –  podbudowa 

pomocnicza) 

h

1

, h

2

, h

3

 – grubości poszczególnych warstw 

 

 

Zalety: 

Wady: 

- prostota  

- nieuwzględniona wysadzinowość 

- łatwość użycia 

- niemożliwe użycie dla dużego wsp. ruchu: 

- dość ”rozsądne” wyniki 

- naciski 115 kN i większe 

- częściowo sprawdzona 

- natężenie bardzo duże 

 

- nieprzydatna dla nowych materiałów i    
technologii 

 

Metoda AASHTO 

W latach 1958-1960 Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Drogowych (American Association of 

State  Highway  Officials  –  AASHO)  przeprowadziło  w  Ottawie,  w  stanie  Illinois,  wielkie  badanie 

drogowe, zwane AASHO Road Test. W ciągu 25 miesięcy samochody ciężarowe przejechały po 836 

odcinkach doświadczalnych na 6 pętlach drogowych 27 mln km. Każdy pas ruchu przeniósł ponad 1/2 

miliona  przejść  osi.  W  wyniku  analizy  tych  wyników  badań  Komitet  Projektowania  AASHO 

opublikował w 1961 roku Tymczasowe Wytyczne projektowania nawierzchni podatnych i sztywnych. 

Wytyczne te były zalecone do stosowania i sprawdzenia. W roku 1972 Amerykańskie Stowarzyszenie 

Inżynierów  Drogowych  i  Transportu  (American  Association  of  State  Highway  and  Transportation 

Officials  –  AASHTO),  gdyż  taką  nazwę  przybrało  AASHO,  wydało  Tymczasowe  Wytyczne 

AASHTO projektowania konstrukcji nawierzchni.  

W  metodzie  tej  po  raz  pierwszy  posłużono  się  wskaźnikiem  przydatności  użytkowej  nawierzchni 

(Present  Serviceability  Index  –  PSI),  który  charakteryzuje  wygodę  jazdy  samochodem.  Znaleziono 

wyraz matematyczny dla PSI: 

nawierzchnie podatne 

  5,03  1,9 log1     0,01√    1,38 !

""""



 

nawierzchnie sztywne 

  5,41  1,8 log1     0,9√   

Gdzie: 

PSI – wskaźnik przydatności nawierzchni 

SV – wskaźnik równości nawierzchni (Slope Variance) 

RD – głębokość kolein (Rut Depth) w calach mierzona łatą 1,2 m (3 ft) 

C+P – pęknięcia i łaty (Cracking and Patching) 

 

Skala  ocen  nawierzchni  wynosi  od  0  do  5  (idealna  nawierzchnia).  Uznano,  że  przy  PSI  =  2,5 

nawierzchnię dróg głównych trzeba odnawiać, a podrzędnych przy PSI = 2,0. Przy PSI = 1,5 jazda jest 

już bardzo utrudniona (duże zniekształcenia jezdni).  

 

W  teście  AASHTO  po  wybudowaniu  nowych  nawierzchni  stwierdzono  następujące  wartości 

początkowe PSI oznaczone jako p

0

: 

p

0

 = 4,2 dla nawierzchni asfaltowych 

p

0

 = 4,5 dla nawierzchni betonowych 

Obecnie można przyjąć wartości początkowe PSI jako p

0

 = 4,3 ÷ 4,7 –nowsze technologie 

 

Równanie AASHTO – liczba przejść osi standardowych z uwzględnieniem warunków gruntowo 

klimatycznych: 

$%&'

()

 9,36 log

""""  1   0,20 

$%&,4,2   /4,2  1,5 .

0,40  ,1049/

""""  1

/,0

.

 $%&

1

 

 0,372

(

 3,0  

Gdzie: 

Wt18 – liczba przejść osi o obciążeniu 18000 funtów 

SN – wskaźnik strukturalny nawierzchni (Structural Number) 

PSI – wskaźnik zdatności użytkowej krytyczny dla danej nawierzchni 

R – wskaźnik klimatyczny 

St – wskaźnik nośności gruntu 

 

 

 

Przebieg projektowania (stara wersja): 

1)

 

Należy określić wskaźnik nośności podłoża S 

2)

 

Należy  wyznaczyć  liczbę  przejść  osi  80  KN,  opierając  się  na  prognozie  ruchu  i 

współczynnikach równoważności osi 

3)

 

Należy określić wskaźnik klimatyczny R na podstawie przewidywanego zwilgocenia podłoża 

4)

 

Z  punktu  określającego  nośność  podłoża  prowadzi  się  prostą  przez  punkt  określający  liczbę 

przejść  osi  80  kN  do  przecięcia  się  z  prostą  SN;  w  ten  sposób  wyznacza  się  wskaźnik 

strukturalny bez uwzględnienia warunków klimatycznych 

5)

 

Z  punktu  przecięcia  się  z  osią  SN  prowadzi  się  prostą  przez  punkt  określający  warunki 

klimatyczne R do przecięcia się z prostą skorygowaną SN 

Na  podstawie  wyznaczonego  SN  z  nomogramu  i  na  podstawie  ustalonych  współczynników 

materiałowych „a” można obliczyć grubość poszczególnych warstw nawierzchni. 

Korzysta  się  z  dwóch  nomogramów:  z  pierwszego  który  został  ustalony  dla  wskaźnika  zdatności 

użytkowej nawierzchni 2,5 i drugiego, który został ustalony dla PSI = 2,0. 

 

 

 

 

 

Nowe elementy w AASHTO 1993 

- inny nomogram do projektowania 

- projektuje się na założony dopuszczalny spadek PSI w okresie eksploatacji 

-  uwzględnia  się  spadek  PSI  wywołany  czynnikami  klimatycznymi  (dodaje  do  spadku  PSI 

wywołanego przez ruch) 

- uwzględnia się poziom niezawodności konstrukcji nawierzchni 

- uwzględnia się wpływ warunków odwodnienia 

- uwzględnia się niejednorodność materiałów do budowy nawierzchni, podłoża i zmienności ruchu 

- uwzględnia się modułu mieszanek mineralno-asfaltowych 

 

Reliability = niezawodność 

- Poziom niezawodności zależy od rodzaju drogi 

- Poziom niezawodności powinien być wyższy dla ważniejszych dróg, np.: poziom niezawodności 

R=90% oznacza, że w przypadku 90% powierzchni nawierzchni jej stan na końcu okresu 

projektowego będzie zgodny z założeniami, a w przypadku 10% powierzchni będzie gorszy niż 

zakładano 

- Im wyższy założony poziom niezawodności tym z projektu wyjdzie grubsza nawierzchnia 

 

 

 

Niejednorodność materiałów konstrukcji i ruchu 

- Wartość od 0,2 do 0,6. Im wyższa tym większa niejednorodność. 

- Im wyższe przyjęte odchylenie standardowe tym z projektu wyjdzie grubsza nawierzchnia. 

- AASHTO zaleca przyjmowanie odchylenia standardowego wg danych lokalnych 

- Gdy takich danych brak zaleca 0,35 dla nawierzchni betonowych i 0,45 dla asfaltowych 

 

Założenie dopuszczalnego spadku PSI w czasie eksploatacji - Design Serviceability Loss 

• Projektowane obniżenie PSI 

- Jest to wartość obniżenia PSI wskutek działania ruchu 

- Wartość tę określa projektant jako maksymalną możliwą w konkretnym przypadku 

• Przykład: 

Droga główna – minimalny PSI na końcu eksploatacji = 2,5 

Początkowe PSI = 4,4 

Projektowane obniżenie PSI = 4,4 – 2,5 = 1,9