Projektowanie powierzchni komunikacyjnych musi uwzględniać kwestie związane z prawidłowym odwodnieniem. Ma to na celu ochronę zarówno wszystkich obiektów pasa drogowego, jak i zapewnienie bezpieczeństwa użytkowników. Odwodnienie drogi to szerokie spektrum zagadnień, łączące w sobie elementy budownictwa drogowego oraz inżynierii środowiska.
Dlaczego stosuje się odwodnienie drogowe
Każda właściwie zbudowana droga ma system, który możliwie jak najszybciej odprowadza opady deszczu. Do takich wniosków dochodzili już pierwsi inżynierowie drogowi. W starożytności Rzymianie budowali fantastyczne szlaki, które do tej pory podziwiane są ze względu na rozwiązania konstrukcyjne. Po obu stronach drogi były wykopane rowy melioracyjne, które przypominały odwodnienia drogowe.
Zalegająca deszczówka na trasie, szczególnie szybkiego ruchu, stanowi ogromne zagrożenie dla kierowców. O ile mokra nawierzchnia wpływa na wszystkie koła w podobny sposób, o tyle rwący potok blisko pobocza może spowodować zassanie jednego koła i nagłą zmianę kierunku poruszającego się pojazdu.
Podstawowe zadania systemu odwodnienia:
- skuteczne odprowadzanie wody opadowej w obrębie pasa drogi, ograniczające w maksymalnym stopniu jej ilość przedostającą się na nawierzchnię;
- skuteczne odprowadzenie wody opadowej z nawierzchni oraz podłoża drogi, celem zminimalizowania poślizgu pojazdów oraz erozji;
- ustabilizowanie zwierciadła wód gruntowych na odpowiednim poziomie;
- drenaż skarp i terenów osuwiskowych, celem zniwelowania wpływu erozji;
- zgodność z wymogami ochrony wód (odprowadzona woda musi zostać przefiltrowana, zanim przeniknie do środowiska).
Główne elementy systemu odwodnienia:
- odwodnienie powierzchniowe pasa drogowego i przyległego terenu, w którego skład wchodzą rowy przydrożne i zbiorniki retencyjne;
- odwodnienie wgłębne w ramach drenażu płytkiego, odprowadzające wodę z warstw: podbudowy, mrozoochronnej, odsączającej i wzmacniającej;
- odwodnienie wgłębne w ramach drenażu głębokiego, obniżające poziom wód gruntowych w obrębie korony drogi;
- instalacja kanalizacji burzowej;
- urządzenia retencyjne i oczyszczające wody opadowe.
Poza wymienionymi wyżej rozwiązaniami występuje również tzw. drenaż francuski. Jest połączeniem odwodnienia powierzchniowego i wgłębnego. Jest pozbawiony rury drenażowej, a składa się z materiału chłonnego np. kruszywa i włókniny. Przepuszcza ona wodę z szybkością uzależnioną od gęstości materiału, jednocześnie blokując grubsze cząsteczki ziemi i mułu. Jest rozwiązaniem stosunkowo tanim i skutecznym. Potrafi wyeliminować zbędne koszty związane z eksploatacją i czyszczeniem drenażu.
Zagadnienia obliczeniowe związane z efektywnością systemu odwodnienia
Obliczanie wielkości spływów ze zlewni pozwala określić, jaką wydajnością przejęcia i odprowadzenia wody opadowej musi dysponować system odwodnienia drogowego na danym odcinku pasa drogi. W tym celu bierze się pod uwagę następujące parametry:
- prawdopodobieństwo wystąpienia opadu na danym obszarze;
- czas trwania deszczu;
- natężenie deszczu miarodajnego, czyli takiego, którego czas trwania jest równy czasowi spływu wody z najodleglejszego punktu zlewni drogowej do obliczeniowego przekroju odwodnienia powierzchniowego;
- powierzchnia zlewni cząstkowych;
- współczynnik spływu (obliczany dla powierzchni występujących w projekcie);
- współczynnik opóźnienia spływu (różny dla różnych metod obliczania spływów).
Urządzenia wchodzące w skład elementów odwodnienia powierzchniowego ulic i powierzchni komunikacyjnych:
- muldy przydrożne,
- rowy trójkątne,
- rowy opływowe,
- rowy trapezowe,
- rowy stokowe,
- ścieki drogowe,
- bystrotoki i kaskady.
Normy regulują szczegółowo takie parametry, jak: szerokość, głębokość, kształt przekroju poprzecznego, poziom dna, pochylenie skarp, spadek podłużny oraz rodzaj zastosowanych urządzeń dla danej klasy drogi.
Urządzenia wchodzące w skład systemów odwodnienia powierzchniowego dróg:
- ścieki przykrawężnikowe,
- ścieki międzyjezdniowe,
- ścieki skrzynkowe,
- ścieki szczelinowe,
- wpusty deszczowe z nasadami jednospadowymi,
- wpusty deszczowe z nasadami muldowymi,
- wpusty deszczowe z nasadami z wlewem bocznym,
- wpusty deszczowe z nasadami kombinowanymi.
Odwodnienia wgłębne
Głównym celem odwodnień wgłębnych jest odprowadzanie wody z poziomu przemarzania gruntu, bezpośrednio pod nawierzchnią oraz elementami pasa drogi. Ponadto tego typu zabiegi regulują poziom wód gruntowych pod obiektami drogowymi, co korzystnie wpływa na trwałość obiektów. Wyróżniamy:
- drenaż głęboki – zakładany poniżej poziomu przemarzania gruntu;
- drenaż płytki – jako warstwa filtracyjna na naturalnym podłożu (zatrzymuje podciąganie kapilarne, a także wodę przedostającą się do wierzchniej warstwy konstrukcji).
Opisane wyżej zagadnienia stanowią zaledwie trzon rozległej dziedziny, jaką jest odwodnienie dróg i ulic, a ich szczegółowe opisy zawarte są w obszernych podręcznikach, dlatego powyższe informacje należy traktować przede wszystkim, jako hasła naprowadzające.