Ο ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤ ΛΣ ΤΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ Υ ΛΙΚΩΝ ΣΤΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΪΑΣ

The quaιity control of soils in Roadworks

ΜΑΡΣΕΛΛΟΣ Ν., Πολιτικός Μηχανικός, MSc

Περίληψη : Στην ερ Κcιιϊι1α. αυτή περιγράφονται οι mo συνήθεις δοκιμές που εκτελούνται κατά τον έληχο της ποιότητας των εδαφικών υλικών στα έργα Οδοποι'ίας στη χώρα μας. τέλος δίδονται υπο την μορφή ενός Διαγράμματος το σύνολο των

δοκιμών για τον προσδιορισμό των γεωτεχνικών χαρακτηριστικών και η συσχέτισή τους με διεθνε[.ς Προδιαγραφές.

ABSTRACT : The most common testing methods are presented which are used during the quality control of soils in Roadworks. All test methods for the determination of geotechnical characteristics of soils are presented in a synoptical diagramrne, together with somc "~t~NQ.,t intemationaι specifications.

Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΉ

Κατά την εκτέλεση έργων Οδοποι'ίας σημαντικό στάδιο είναι και ο συνεχής έληχος της ποιότητας των εργασιών και

των κατασκευαζομένων έργων.

Η παρουσίαση αυτή εστιάζετ:cιι στις

κυριότερες δοκιμές εδαφών (κοκκομέτριση,

όρια Atterberg, PROCTOR, CBR) οι οπο(ες θα πρέπει να εκτελούνται σε κάθε τέτοιο

έργο, όπως προβλέπει η σύμβαση και οι

τεχνικές Προδιαγραφές του έργου . Στο τέλος της εργασίας παρατίθεται ένα Οργανόγραμμα ελέγχου nοιοτητας εδαφών και οι αντίστοιχες προδιαγραφές ASTM, AASHTO, κ.λπ. πάνω vru; οπο(ες έχουν

β.ασιστεί και οι Ελληνικ;~ Μέθοδοι ελέγχου

Ε- ι 05 και Ε- ι 06 που Προετοιμάσθηκαν το 1986 από την EKI του ΚΕΔΕΙΥΠΕΧΩΔΕ.

2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΕΔΑΦΩΝ

α) I Ι κυριότερη δοκιμή στα εδάφη ι::ίναι η δοκιμή κατάταξης εδάφους είτε με το

σύστημα AASHTO είτε με το ενοποιημένο σύστημα (Unίfied Soil!> Classificatioι1 System), το σύστημα κιιτάταξης κατά

CASAGRANDE, κ.λπ.

....... !!/

;--~ v

~ L Ι - - v

J I

I v --

100 .. ..... .....

ο Ν-200 Ν-40 Ν"4 3(4~

• Κ-μιτρηση (MSHTO . f127, Ε·105 / Δοο<Ψ'\ 7).

οχήμο I

Σχήμα ι Κοκκομετρική διαβάθμιση εδαφών

(Sοίι particle-sίzc anaιysis)

Όλα αυτά απαιτούν : 1. Την κοκκομετρική διαβάθμιση του

εδάφους (Σχήμα ι) 2. Τη μέτρηση του δείκτη πλαστικότητος

από τα όρια του Atterbcrg, δηλαδή το όριο υδαρότητος (Liquid Limit) και το όριο

πλαστικότητος (Plastic Limit) σύμφωνα με την εξίσωση ότι ο δείκτης πλαστικότητος

(ΡΙ) ισούται προς :

Pl = LL- PL (1)

Οι δοκιμές υπάρχουν στην προδιαγραφή : Ε­ι 05186 και στα αντίστοιχα AASHTO και

είναι : ··:• Κοκκομέτρηση (Ε- ι Ο5 I Δοκιμή : 7,

AASHTO- 1'27) •:• Όριο Υδαρότητος (Ε- ι 05 I ΔοκιμtΊ : 5,

AASHTO- Τ89) •:• Οριο Πλαστικότητας (Ε- 105 I Δοκιμή :

6, AAStΠO - Τ90)

ΜSΠ • :1210 ·--n·: w:: ·-1

β.V.ο><\ "1\>>(((o~

Αοιuμ~ PROCτoR (Ε·105 / Δοκψ!'ι 10)

Σχήμα 2 : Δοκιμή PROC'fOR (Ε-105 I Δοκιμlj 10) Proctor test (E-105/test metbod 10)

Με την κατάταξη το έδαφος κατατάσσεται

στην κατηγορία : Α-1 , Α-2, έως Α-7 ή στο

GW, GC, ... SC, SM έως CL, CH, που αφορούν από το καλώς διαβαθμισμένο αμμοχάλικο (Α- 1 ή GW), την άμμο (Α-3, SW) έως ~ν ιλυώδη άf!!t-o ή aργιλώδη ιλύ (Α-6, Α-7 η CL, CH) κ.).;Π. Παρατήρηση : Είναι άγνωστο που έχει

στηριχθεί το ΥΠΕΧΩΔΕ και κατατάσει τα εδαφικά υλικά στα έργα του στις κατηγοrίες : ΕΟ, ΕΙ, Ε2, Ε3, κ.λπ. βάσει του CBR, πλαστικότητας, κοκκομέτρισης, κ.λπ. (βλέπε

πίνακα ι ' παράρτημα)

β) Η δοκιμή PROCTOR (Ε- ιΟ5 I Δοκιμή Ι Ο και 11 ή ΑΑSΗτΟ-τ99 και ΑΑSΗΤΟ­τι 80) αφορά τις συνθήκες υγρασίας κάτω από τις οποίες συμπυκνώνεται το έδαφος (βέλτιστη υγρασία) καθώς και την

αντίστοιχη ξηρά πυκνότητα (μέγιστη ξηρά πυκνότητα) όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Πραγματοποιείται με δύο τρόπους : •:• Την πρότυπη μέθοδο PROCTOR •:• Την τροποποιημένη μέθοδο, για

βαρύτερη συμπύκνωση.

Για παράδειγμα έστω ότι από τη δοκιμή

PROCTOR προκύπτουν οι τιμές π.χ. Βέλτιστη υγρασία=7,5%, Μέγιστη ξηρά πυκνότητα=2280kglm3.

Στο έργο αυτό κατασκευαστής πρέπει στο

δεδομένο εδαφικό υλικό (3Α) να αναμίξει νερό σε ποσοστό 7,5% (+-1%) και να πετύχει συμπύκνωση με τους Οδοστρωτήρες (στατικούς, δονητικούς, ελαστικοφόρους, κατσικοπόδαρα, pad-foot ιr.ollers, κ.λπ.) τέτοια ώστε η ξηρά πυκνότητα του εδάφους να είναι περίπου 2250-2280kg/m3.

γ) Αυτό μπορεί να διαmστωθεί με τον

έλεγχο της συμπύκνωσης επi τόπου με τη μέθοδο της άμμου ( compaction test), σύμφωνα με την Ε- ι 06 I Δοκιμή : 2 ή το AASHTO-τ9\ , όπως φαίνεται στα Σχήματα 3α και 3β.

ο ~~ ~------­σm.ιο3α

Σχήμα 3• : Δοκιμή cnιμmίκνωσης url--rόιrou (διάταξη)

Compaction test (setting-up)

Ο βαθμός συμπύκνωσης (Β .Σ.) υπολογίζεται από το λόγο της επί τόπου πυκνότητας προς την Εργαστηριακή πυκνότητα PROCTOR (διορθωμένη ως προς τα χαλίκια : 314 ") σε ποσοστά(%) όπως π.χ. 95% ή 100%.

Εργοταξιακή πυκνότητα

Β.Σ. ·--------------------------------------- χ I 00 Εργαστηριακό PROCTOR

2210 π.χ. Β .Σ.= --------χ 100 = 95% • 2280

. Σχήμα 3β : Δοκιμή συμπtίκνωσης (η εκτέλεση) Compaction tcst (during the testing)

δ) Η δοκιμή CBR (California Beatίng Ratio) μετράει τη φέρουσα ικανότητα του εδάφους σε σύ'yκριση με ένα πρότυπο υλικό

της Καλιφόρνια, το οποίο έχει τυποποιημένες ιδιότητες. Η δοκιμή CBR γίνεται με τη μέθοδο Ε-105 I Δοκιμή 12 ή το AASHTO-τι 93 (εργαστηριακό CBR) ή με τη μέθοδο Ε­ι 06186 I Δοκιμή : 3 ή το AASHTO-τι 93 ή το Military Standard I Ufi. Anny Corps of Engineer Q MIL - STJI - 62ι A/Method : ι Ο 1. Κατά τη δοκιμή μετράται το φορτίο του εμβόλου που χρειάζεται για να κάνει

διείσδυση : 2,5mm και 5,0 mm στο

συμπυκνωμένο δείγμα εδάφους (Σχήμα 4) 'tΑ&υγκρίνεται με το «Πρότυπο Φορτίο»

(Standard curνe) που είναι: •:• στα 2,5 mm : 13,34 ΚΝ (ή Ι ,3 lt) •:• στα 5,0 mm : 20,0 I Κ.Ν (ή 2,0 lt) και ακολούθως εκφράζεται ο ~ος επί χ

100%.

~~--·-J~·~ . ,~.sι. ,_ .. σχψο4

Σχήμα 4 :Δοκιμή CBR (εργαστηρι(ΙJ(ό) CBR test (laboratorγ)

Στο Σχήμα 5 έχει χαραχθεί η χαμπύ;_η tλ) της δοκιμής του υλικού και η πρότυ;τη καμπύλη. Γίνεται και η «διόρθωση» της

καμπύλης λfyyω αρνητικής καμπυλότητας

και παράλληλη μετάθεση της αρχή; των αξόνων κατά «α», από όπου θα αρχίσει ,.α

μετράται η παραμόρφwση των 25mm και η αντίστοιχη ανά-yνωση του φορτίου διείσδυσης για να συ-yφιθεί με το πρότυπο φορτίο των 1,3\t.

...,..., ~(Ι\

(λ) ·

}· ό\ . : Tetιo.arνc (Α,_

Ι r_.i / ~ι:;;: ... ··=---~ΥL-:.:: =---.::::---,~,-f-. -ο-~.. .s- /ΙΙ.806οΜιι

.... ΙΓ) ...,...., ........

Α-.μι\ C8ll (MSHτO.J 183) αχφα 5

Σχήμα 5 : Δοκιμή CBR (αποτελέσματα) CBR test (ιypical result)

τέλος χαράσσεται η καμπύλη : ξηράς πυκνότητας των δοκιμίων και CBR, για (3) διαφορετικά επίπεδα ενέργειας (συμπύκνωσης) και υπολογίζεται η τιμή

CBR στο 95% της ξηράς πυκνότητας

(Σχήμα 6).

C11R

~~~·:·:~·::::::::: : · · : ' '

6S ...... . . . ' : :

' ' ' ' ' ' . . . :ιο .... , ' : :

: : : ΔIIQ(I ι____:..' _.....___.·_ ·-::-... ,.,, • ....mμο

18011 (751ft) 1160 ιqι..') ξ'!Qός""""

Σχήμα 6 : Υπολ<ryισμός τιμής CBR κατά AASHTO (Determination of CBR value accordίng to AASHTO)

Το επί τόπου CBR μετράται απ' ευθείας επάνω στη συμπυκνωμένη επιφάνεια του οδοστρώματος, με τη βοήθεια ενός

φορτηγού (Σχήμα 7) που ενεργεί ως αντίβαρο, στο άκρο του οποίου

προσαρμόζεται η συσlCευti CBR · (δυναμομετρικός δα ... -cύλιος κα έμβολο με

'iις προεκτάσεις). Δίνει λανθασμένες (προς

τα άνω) τιμές εάν κάτω από το έμβολο υπάρχουν μέσα στο έδαq:/χ, σκύρα, χαλίκια, κ.λπ. ή είναι ξηρά ηt επιφάνεια σε ένα αργιλικό υλικό όπου το Εργαστηριακό CBR μπορεί να δώσει 2,5% - 3,0% και το επί τόπου 20-25%! Αντίστοιχα μετά από βροχή

σε υγρό υπέδαφος, το επί τόπου CBR θα δώσει πολύ χαμηλή τιμή ιδιαίτερα σε διογκούμενα εδάφη. Γι' αυτό χρειάζεται εμπειρία για την αξιολόγηση του

αποτελέσματος. Υπάρχει . μεγάλος προβληματισμός κατά πόσο είναι σωστός ο

επί (4) ημέρες κορεσμός του δείγματος στη δοκιμή CBR, με αποτέλεσμα της

υπερβολικής μείωσης της τιμής του και την

αύξηση του πάχους του οδοστρώματος

(aντι-οικονομικά).

• Εργοταξιακό I Επί τόπου CBR Ι I μέτρηση του επί τόπου CBR γίνεται με εργοταξιακή διάταξη και τη βοήθεια φορτηγού (αντίβαρο)

Επηρεάζεται σοβαρά από την υγρασία

του εδάφους, την σημειακή ύπαρξη

χονδρόκοκκων αδρανών, κ.λπ.

I • Ερyοταξιακό Ι Enl-τ6n011 CBR Η 'μέτρηση τοu &π(-τόποu

CBR γlν&ται με εργοταξια-~ 11

-κή διόταξη και τη βοήθεια φορτηγού (αντ(βαρο) . Εnηρεόζ&ται σοβαρό από την uγρασlα του εδόφοuς, την σημειακή ύπαρξη χον­

δρόκοκκων αδρανών, κ.λπ. n.. . QιιowQIM '

σ)(Ι'ιμο 7 I

Σχήμα 7 : Εργοταξιακό I επί-τόπου CBR ln-situ CBR

3. ΣΥΜΠΕΡΆΣΜΑΤΑ

Οι βασικοί έλεγχοι ποιότητος των εδαφών είναι λίγοι και απλοί. Αφορούν : •:• Την κοκκομέτρηση •:• Τον δείκτη πλαστι]<ότητος •:• Την κατάταξη του εδάφους •:• Το PROCTOR •:• Τον έλεγχο συμπύκνωσης

·:· Το CBR

Η συνολική εικόνα της έρευνας των εδαφών

φαίνεται στο Διάγραμμα 1 που ακολουθεί στο οποίο απεικονίζεται όλο το φάσμα των ελέγχων Εδαφομηχανικής Βραχομηχανικής είτε στο έργο είτε στο

Εργασηiριο.

Θερμά συνιστάται στο συνάδελφο να ανατρέξει στις πρότυπες προδιαγραφές ή

μεθtδους ελέγχου που παραπέμπει αυτό το

κείμενο είτε στο ΚΕΔΕ (!Ιειραιώς 166, τηλέφωνα :34 75 810 - 34 58 918) είτε στη Βιβλιοθήκη του ΤΕΕ όπου υπάρχουν τα πρακτικά από αντίστοιχα Συνέδρια, ·Ημερίδες ή σημειώσεις Σεμιναρίων. τέλος, μια επαφή με το Εργαστήριο (ΚΙ:::ΔΕ,

ΠΕΔΕ της περιοχής ή αντίστοιχο Ιδιωτικό

Εργαστήριο) θα βοηΟούσε πολύ στην κατανόηση των εννοιών και των «λεπτών

σημείων» κάποιων δοκιμών.

ΕΥΧΑΡΙΣτΙΕΣ

Ο συντάκτης του άρθρου αυτού επιθυμεί να

εκφράσει τις ευχαριστίες του στους

εργοδηγούς Μανώλη και Θεοδόση Μεγρέμη και την Δέσποινα τέλλη, Γεωλόγο της

Διεύθυνσης Ερευνών Εδαφών (ΕΚ \ I του ΚΕΔΕ) για τη βοήθεια τους στη σύνταξη του διαγράμματος l.

4. ΠΑΡ ΑΡΤΗΜΑ

_g •;:> c::ι. Q ·ε Q :.: ~ .. :.: Ρ" e-~ CS ...g Ρ ~[;ι;)

ΕΙ

Ε2

Ε3

Ε4

ΕΟ

ι ι Pl Νο200

CBR*

ΠΙΝΑΚΑΣ 1 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΓΑΙΩΔΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

(Δεν περιλαμβάνονται τα προϊόντα βραχωδών ορυγμάτων)

Max ι::s

πυκνότητα ... .. ! ..

Χαρακτηριστικά Όρια κατά την CBR* -/1

~ w ~ υλικού Attcrberg τροποποιημένη !;; ~ >

δοκιμ1ί ~ ι::s

συμπύκνωσης c::ι. ~

χγρ/μ3 c: Q

Γαιώδες υλικό με μέγιστη διάσταση LL<40ή

κόκκου D<200 LL<65 > 3 και χλστ και και διόγκωση

περιεκτικότητα Pl> > 1.600 ή •• <2% σε κόκκους (0.6LL-9) <3%

200>D> 150 Ί)..στ μέχρι 25% Μέγιστος

κόκκους < I 00 > 5 και i)..στ LL<40 > 1.940 διόγκωση < Ι%

Διερχόμενο % ή ••

από Νο 200<25% <2% Μέγιστος

κόκκους< 80 LL<30 > 10 και i)..στ - διόγκωση 0%

Διερχόμενο % Pl< lO ή •• =Ο από Νο 200<25%

Μέγιστος

κόκκους < 80 LL<30 > 20 και Ί)..στ - διόγκωση -{)%

Διερχόμενο % ΡΙ<ΙΟ ή •• =Ο από Νο 200<25%

Εδαφικό υλικό που δεν ανήκει στις άλλες κατηγοριες

Όριο Υδαρότητας Ε I 05 - 86 Meιhod 5 Δείκτης Πλαστικότητας Ε I 05 - 86 Method 6

Παρατηρήσεις ως προς τη

δυνατότητα χρησιμοποίησής

τους για

επιχώματα

Αποδεκτό

Κατάλληλο

Επίλεκτο Ι

Επίλεκτο ΙΙ

Ακατάλληλο

Κόσκινο της Αμερικανικής σειράς προτύπων κοσκίνων AASHTO: Μ-92 ανο(γματος βροχίόας 0,074 χλστ Τtμή του Καλιφορνιακού Λόγου Φέρουσας Ικανότητας που προσδιορίζεται σύμφωνα με τη μέθοδο 12 των Προδιαγραφών Εργαστηριακών Δοκιμών

•• •••

Εδαφομηχανυcής (Ε 105-86) επί δοκιμίων συμπυκνωθέντων στο 90% της μέγιστης πυκνότητας της Τροποποιημtνης Δοκιμής Συμπύκνωσης (Μέθοδος 11 Ε 1 05-86) με τη βέλτιστη υγρασία και μcτά από υδρεμποτισμό 4 ημερών. Κατ' εξαίρεση επί «σιμεντωμένων» εδαφών και για έργα σε όρυγμα, για τον υπολογισμό της φέρουσας ικανότητας της «υποκείμενης στρώσης»

οδοστρωμάτων θα γίνεται συμπληρωματικά και προσδιορισμός του CBR με δοκιμή «επί τόπου» (Βλέπε και παράγραφο 1.14.2.(3) του υποκεφαλαίου ι . ι4

του Κ.Μ.Ε.) Κατά τη δοκιμή CBR Θα προσδιορισθεί με τη μέθοδο της «υγρής οξείδωσης» (AASHTO Τ-194)

(Πηγή : ΕΥ ΔΕ I ΠΑΘΕ, Διέλευση Αστικής Ζώνης Κατερίνης)

5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

AASHTO Ι Part Ι and Part Π (1998), ι 7th edition, Ν.Υ., USA Λαγγιώτης Χρ., Σπηλιωτόπουλος Κ. (1973) «Εδαφομηχανική», Τόμος Α, Β, Γ.

Νικολαϊδης Αθ. (1996), Οδοποιϊα - Οδοστρώματα : Υλικά -Έλεγχος ποιότητος» Έκδοση I Θεσσαλονίκη Soiιs Manuaι ( 1980), Asphalt lnstitute, College Park, Maryιand, USA Μαρσέλλος Ν., Περιοδικό τΕΧΝΙΚΑ (2000), Τεύχος 159, ΣΕΛΚΑ, Αθήνα

Μαρσέλλος Ν., Δελτίο ΣΠΜΕ I (Σεπτ.Ι2000), Τεύχος 278, INFOCUS ΕΠΕ, Αθήνα

--