MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA Ústav tvorby a ochrany krajiny
Studie hodnocení lesní dopravní sítě s návrhem vozovky z druhotných materiálů na vybraném území Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Autor práce:
Ing. Lenka Ševelová
Jan Mahdal
Brno 2010
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Studie hodnocení lesní dopravní sítě s návrhem vozovky z druhotných materiálů na vybraném území zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.
V Brně, dne 25. dubna 2010
.................................................................. Podpis studenta
2
PODĚKOVÁNÍ
Tímto bych chtěl poděkovat v prvé řadě vedoucí své bakalářské práce Ing. Lence Ševelové za cenné rady a připomínky k tématu práce. Dále bych chtěl poděkovat pomocné vědecké síle Přemyslu Humplíkovi za pomoc při laboratorních měřeních. Svůj dík směřuji rovněž Bc. Vladimíru Gazdíkovi za pomoc s překladem abstraktu a závěru do anglického jazyka. V neposlední řadě bych chtěl poděkovat svému bratrovi a své sestře, kteří mi pomáhali při odběru vzorků.
3
Studie hodnocení lesní dopravní sítě s návrhem vozovky z druhotných materiálů na vybraném území Study of evaluation of forest communications and project of recycling materials carriage way on selected area ABSTRAKT Cílem předkládané bakalářské práce je zhodnocení současného stavu lesní dopravní sítě na vybraném území. Byla popsána problematika zpřístupňování a hodnocení lesních cest. Dále bylo pojednáno o současných možnostech využití druhotných materiálů při zpevňování lesních cest. Byly zpracovány nejdůležitější laboratorní výsledky a na jejich základě provedeno návrhové opatření. K výstupům bakalářské práce patří rovněž mapové podklady a grafické výstupy sloužící k lepší prezentaci výsledků práce. KLÍČOVÁ SLOVA: lesní dopravní síť, lesní cesty, zpevnění, recyklační materiál ABSTRACT The aim of my bachelor thesis is a ranking of current situation of forest transport network in a selected area. It was described issue of access to forest and evaluating of forest roads. On the other hand was mentioned about current possibilities of using materials recycling to stabilization of forest roads. On the based of laboratory results was made layout of stabilization of forest roads. There are includes map layouts and charts for better presentation of my thesis. KEY WORDS: forest transport network, forest roads, stabilization, recycling material
4
OBSAH 1 2 3
ÚVOD ................................................................................................................................ 6 CÍL A MOTIV PRÁCE ................................................................................................... 7 CHARAKTERISTIKA ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ .......................................................... 8 3.1 Základní údaje o území .............................................................................................. 8 3.2 Širší územní vztahy, biogeografická poloha, přírodní poměry .................................. 8 3.2.1 Geomorfologické poměry .................................................................................. 8 3.3 Geologické a pedologické poměry ............................................................................. 9 3.3.1 Geologické poměry ............................................................................................ 9 3.3.2 Pedologické poměry........................................................................................... 9 3.4 Klimatické poměry..................................................................................................... 9 3.5 Hydrologické poměry............................................................................................... 10 3.6 Vegetační poměry .................................................................................................... 10 4 PŘEHLED PROBLEMATIKY .................................................................................... 11 4.1 Základní rozdělení lesní dopravní sítě ..................................................................... 11 4.2 Kritéria zpřístupnění lesa ......................................................................................... 12 4.3 Problematika zpřístupnění v pahorkatinách ............................................................. 14 4.4 Rekonstrukce lesních cest ........................................................................................ 14 4.6 Odvodnění lesních cest............................................................................................. 17 5 METODICKÝ POSTUP............................................................................................ 18 5.1 Hodnocení současného stavu ................................................................................... 18 5.2 Geotechnický průzkum vybraných úseků lesních cest............................................. 19 5.3 Základní fyzikální a mechanické vlastnosti zemin .................................................. 19 5.3.1 Fyzikální charakteristiky zemin ....................................................................... 20 5.3.2 Mechanické charakteristiky zemin................................................................... 20 5.3.2.1 Zkouška zhutnitelnosti ..................................................................................... 20 5.3.2.2 Měření modulu pružnosti zemin .................................................................. 21 5.4 Současný stav zpevňování lesních odvozních cest .................................................. 21 5.5 Zpevňování zemních cest bavorskou metodou ........................................................ 22 5.5.1 Princip a hlavní zásady bavorské metody ........................................................ 22 5.5.2 Technické požadavky úpravy........................................................................... 23 6 VÝSLEDKY.................................................................................................................... 25 6.1 Hodnocení současného stavu ................................................................................... 25 6.2 Laboratorní rozbor zeminy....................................................................................... 27 6.2.1 Laboratorní rozbor vzorků ............................................................................... 27 6.2.1.1 Základní parametry zeminy.......................................................................... 27 6.2.1.2 Zkouška zhutnitelnosti .................................................................................... 29 6.2.1.3 Stanovení poměru únosnosti CBR ............................................................... 29 6.3 Posouzení vhodnosti recyklátu pro zpevnění bavorskou metodou .......................... 30 6.4 Návrh rekonstrukce .................................................................................................. 31 7 DISKUZE........................................................................................................................ 33 8 ZÁVĚR............................................................................................................................ 34 9 SUMMARY..................................................................................................................... 35 10 POUŽITÁ LITERATURA ............................................................................................ 36 11 PŘÍLOHY ....................................................................................................................... 37
5
1
ÚVOD
Zpřístupnění lesa je základním předpokladem pro plnění jeho hospodářské funkce. Zpřístupnění je realizováno prostřednictvím lesní dopravní sítě, která může být co do kvality a hustoty velmi rozmanitá. Základní jednotkou lesní dopravní sítě je lesní cesta. Lesní cesty mají svá specifika, která jsou dána zejména prostředím, ve kterém jsou budovány a způsobem, jakým jsou využívány. Z tohoto důvodu je budování lesní dopravní sítě více záležitostí lesnicko-technickou, nežli čistě technickou. Stavba lesních cest do určité míry zatěžuje přírodní prostředí. Odlesnění plochy, která je základem pro lesní cestu, je výrazným zásahem do rázu krajiny. Nejvíce se to dotýká vodohospodářských poměrů, protože vybudovaná lesní cesta se stává alternativní vodotečí, která urychluje odtok vody z lesního území. Velkým nebezpečím pro odlesněnou půdu se kromě vodní eroze stává také porušení celistvosti porostů a s tím spojená rizika vzniku větrných a sněhových kalamit. O vhodnosti vybudování lesních cest tedy rozhoduje řada faktorů, mezi něž se řadí zejména: bonita lesní půdy, morfologie terénu, hydrologické poměry, klimatické poměry, geologické poměry, stav lesních porostů, způsob hospodaření, rozvoj dopravní a stavební techniky.
6
2
CÍL A MOTIV PRÁCE
Lesní dopravní síť, kterou jsou zpřístupněny obecní lesy ležící v katastru obce Suchá Loz, představují pouze lesní cesty 3. třídy a přibližovací linky. Jedná se ve většině případů o cesty, které nejsou nijak zpevněny. Na ně pak navazují polní cesty využívané zemědělskou technikou a sloužící zároveň jako lesní odvozní cesty. Největším problémem spojujícím polní i lesní cesty je problematické podloží. Daná oblast se nachází v pásmu magurské flyše, která se vyznačuje výskytem jílovcovo – pískovcové skladby podloží. Toto podloží se v období zvýšeného srážkového úhrnu přeměňuje na velmi těžko překonatelnou překážku pro zemědělskou i lesnickou techniku. Vzhledem k tomu, že obecní les neplní jenom hospodářkou funkci, ale i rekreační a vzhledem k jeho poměrně velké vzdálenosti od obydlené části obce, se zastupitelstvo obce Suchá Loz ve spolupráci s Místní akční skupinou Východní Slovácko rozhodlo vypracovat projekt týkající se zpevnění polních cest. Aby mohl být projekt uskutečněn, musela obec požádat o dotaci evropské fondy. Výsledkem by mělo být zpevnění, popřípadě oprava částečně zpevněných polních cest tak, aby vymizela bariéra mezi nepříznivým stavem polních cest a touhou občana navštívit obecní lesy. Polní cesta ovšem končí na hranici lesa a projekt se nevztahuje na lesní cesty, které jsou rovněž ve velmi špatném stavu. Problém představuje mimo již zmíněné problematické podloží rovněž členitý terén a vodní toky křížící se často s lesními cestami nebo po nich přímo probíhajícími. Řešení všech těchto nepříznivých vlivů a navrhnutí nějakého opatření, které by výrazně a souvisle vylepšilo stav lesních cest, není ve finančních možnostech obce. Navíc vzhledem k relativně nízkému objemu těžby by bylo toto opatření zcela neefektivní. Před několika lety byl v obci Suchá Loz vybudován sběrný dvůr pro různé druhy odpadů. Jeho součástí je také oddělení pro sběr suti a stavebních odpadů. Vzhledem k neustálému hromadění tohoto materiálu se obec rozhodla najmout firmu na drcení stavebních odpadů a výsledný recyklát nabídnout k prodeji nebo pro vlastní využití. Recyklát se tedy začal rozvážet na polní a lesní cesty. Jednalo se však o pouhé vysypání a rozhrnutí tohoto materiálu bez ohledu na vlastnosti podloží. Časem se provozem těžké lesní techniky začaly vyjíždět koleje. Recyklátový povrch byl rozblácen a toto opatření postupně ztrácelo na významu. Cílem mé práce je navrhnout zpevnění povrchu lesích cest recyklačním materiálem, které by zcela respektovalo vlastnosti podloží i zatížení lesnickou technikou. Výsledkem práce by měl být povrch, jehož životnost se bude pohybovat v dlouhodobějším rámci.
7
3
CHARAKTERISTIKA ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ
3.1
Základní údaje o území
Vybraná lokalita pro mapování lesní dopravní sítě se nachází v katastrálním území obce Suchá Loz a částečně zasahuje i do katastru sousední obce Bánov. Správcem lesa, na jehož území se mapovaná oblast nachází, je obec Suchá Loz, částečně Bánov, jedná se tedy o obecní lesy. Obec Suchá Loz leží v jihovýchodní části Zlínského kraje, spadá pod okres Uherské Hradiště a je součástí mikroregionu Východní Slovácko. Hranice lokality tvoří z jihu okraj porostu, z východu silnice třídy V1L č. 477, ze severu lesní cesta 3. třídy „Vrchová cesta“ a na západě zájmové území uzavírá lesní cesta 3. třídy „Bánovská“(viz příloha – mapa č.1, mapa č.2). 3.2
Přírodní poměry lokality
3.2.1 Geomorfologické poměry Z geomorfologického hlediska je povrch značně členitý s velmi kolísavou amplitudou reliéfu, sklonitostních poměrů a nadmořských výšek. Všechny tyto krajinné prvky jsou výsledkem tří geomorfologických etap – geomorfologické cykly a dvě období zarovnání. Převažují vypuklé tvary nad vyhloubenými. Vodní toky bystřinného charakteru se značným spádem jsou původci eroze, která převažuje nad akumulací. Dalšími geomorfologickými znaky jsou zářezy, které začínají pramennými výklenky a pokračují úzce zařezanými stržemi o hloubce 10 – 15 m. Členitý terén s místy o vysokém sklonu je výrazně vystavován vlivu vodní a větrné eroze, svahových sesuvů a transportů splavenin. Geomorfologické členění oblasti: Systém: Alpsko-Himalájský Provincie: Západní Karpaty Subprovincie: Vnější Západní Karpaty Oblast: Slovensko-Moravské Karpaty Celek: Bílé Karpaty Podcelek: Lopenická hornatina Okrsek: Komeňská vrchovina (OPRL - PLO 38 Bílé Karpaty a Vizovické vrchy, 1997)
8
3.3
Geologické a pedologické poměry
3.3.1 Geologické poměry Zásadní vliv na geologickou stavbu území měly horotvorné pohyby ve druhohorách a třetihorách. Území spadá do oblasti s výskytem magurské flyše. Flyší se rozumí mnohonásobné střídání jílovců, prachovců, pískovců a slepenců ve vrstvách silných od několika cm až do několika metrů. Flyšové sedimenty mohou dosahovat mocnosti až přes 100 m. Mapovaná oblast je součástí bělokarpatské tektofaciální jednotky. Flyšová sedimentace, která se utvářela zejména při hluckém vývoji, je charakteristická vysokým zastoupením jílovců. (OPRL - PLO 38 Bílé Karpaty a Vizovické vrchy, 1997) 3.3.2 Pedologické poměry Převažujícím půdním typem je kambizem. Podle charakteru půdotvorného substrátu je rozlišena do několika subtypů:
kambizem oglejená
kambizem luvická
pararendzina kambická
pararendzina stenická
(OPRL - PLO 38 Bílé Karpaty a Vizovické vrchy, 1997; www.geoportal.cenia.cz) 3.4
Klimatické poměry
Podle atlasu podnebí ČSSR(1958) je mapované území řazeno k oblasti B3 – mírně teplé, mírně vlhké, s mírnou zimou, pahorkatinné. Podle klimatického členění – Quitt, E. (Klimatické oblasti ČR, 1971), na území lesní oblasti převažuje mírně teplá oblast (MT 10, MT 9, MT 7, MT 5, MT 3)
9
KLIMATICKÉ CHARAKTERISTIKY – QUITT, E. (1971) Charakteristiky
MT 10
MT 9
MT 7
MT 5
MT 3
Počet letních dnů
40 - 50
40 - 50
30 - 40
30 - 40
20 - 30
Počet dnů nad 10°C
140 - 160
140 - 160
140 - 160
140 - 160
120 - 140
Počet mrazových dnů
110 - 130
110 - 130
110 - 130
130 - 140
130 - 160
Počet ledových dnů
30 - 40
30 - 40
40 - 50
40 - 50
40 - 50
Prům. teplota v lednu
-2 až -3
-3 až -4
-2 až -3
-4 až -5
-3 až -4
Prům. teplota v červenci
17 - 18
17 - 18
16 - 17
16 - 17
16 - 17
Prům. teplota v dubnu
7-8
6-7
6-7
6-7
6-7
Prům. teplota v říjnu
7-8
7-8
7-8
6-7
6-7
Prům. počet dnů se srážkami nad
100 - 120
100 - 120
100 - 120
100 - 120
110 - 120
Úhrn srážek ve veg. době
400 - 450
400 - 450
400 - 450
350 - 450
350 - 450
Úhrn srážek v zimě
200 - 250
250 - 300
250 - 300
250 - 300
250 - 300
Srážky celkem
600 - 700
650 - 750
650 - 750
600 - 750
600 - 750
Počet dnů se sněhem
50 - 60
60 - 80
60 - 80
60 - 100
60 - 100
Počet dnů zamračených
120 - 150
120 - 150
120 - 150
120 - 150
120 - 150
Počet dnů jasných
40 - 50
40 - 50
40 - 50
50 - 60
40 - 50
1mm
3.5
Hydrologické poměry
Území PLO patří hydrologicky k povodí řek Moravy a Váhu. Rozvodnice jde z větší části po hlavním hřebenu Bílých Karpat. Drobné vodní toky se postupně sbíhají ve vetší a vlévají se do melioračních brázd, které vyúsťují do potoka Bystřička. Ta se u Uherského Brodu vlévá do řeky Olšavy. Nejvodnatější měsíce spadají do období jarního tání, pro než jsou charakteristické vysoké průtokové objemy. Nejnižší měsíční průtoky se pak vyskytují v měsíci září. Pro toky Bílých Karpat a Vizovických vrchů je typická značná rozkolísanost průtoků. Tu zapříčiňuje malá retenční schopnost flyšového území spolu s morfologií terénu a také klimatické poměry. V suchých letech dochází k častému vysychání toků (široká štěrkovitá koryta, vysoký výpar). Naopak kulminační průtoky jsou zaznamenávány v červenci po bouřkových lijácích. (OPRL - PLO 38 Bílé Karpaty a Vizovické vrchy, 1997) 3.6
Vegetační poměry
Podle biogeografického členění (Culek a kol., 2005) náleží mapovaná oblast do Bělokarpatského bioregionu. Dané území spadá do PLO 38 – Bílé Karpaty a Vizovické vrchy. Z hlediska lesní vegetační stupňovitosti se zde necházejí LVS 2 – bukodubový a LVS 3 – dubobukový. Převládajícími dřevinami jsou duby, buky, javory, habry, jasany. 10
4
PŘEHLED PROBLEMATIKY
4.1
Základní rozdělení lesní dopravní sítě
Problematika lesní dopravní sítě se týká zejména souboru opatření, která určitým způsobem eliminují nepříznivé působení geologických, geomorfologických a hydrologických vlivů. V závislosti na dopravní důležitosti, účelu a prostorovém uspořádání lze lesní dopravní síť rozdělit na jednotlivé třídy cest, které se liší svou technickou vybaveností. Jedná se o: a) lesní cesty 1. třídy: odvozní cesty umožňující svým prostorovým uspořádáním a technickou vybaveností celoroční provoz motorových vozidel. Jsou vždy opatřeny vozovkou z různých stavebních materiálů. Minimální šířka jízdního pruhu je 3,0 m, volná šířka koruny minimálně 4,0 m. Maximální podélný sklon nivelety trasy je 10%, v extrémních polohách na krátkých úsecích až 12%. b) lesní cesty 2. třídy: odvozní cesty umožňující svým prostorovým uspořádáním a nezbytnou technickou vybaveností alespoň sezónní provoz motorových vozidel. Povrch cesty se doporučuje podle únosnosti podložních zemin opatřit provozním zpevněním nebo jednoduchou netuhou vozovkou – na únosných podložích mohou být i bez uvedeného provozního zpevnění. Minimální šířka jízdního pruhu je 2,5 m, volná šířka koruny cesty nejméně 3,5 m. Maximální podélný sklon nivelety cesty je volen v závislosti na morfologii terénu, druhu podložních zemin, jejich únosnosti a na typu zpevnění povrchu – nemá však překročit hodnotu 12%. U trubních propustků musí být zabezpečeno těleso cesty čely pouze v místech křížení trasy se stálými vodotečemi. U ostatních propustků lze čela nahradit jednoduchou úpravou – např. kamennou rovnaninou nebo dřevěnou srubovou stěnou. c) lesní cesty 3. třídy: přibližovací cesty sloužící k vyvážení a přibližování dříví, sjízdné pro traktory, speciální vyvážecí a přibližovací prostředky. V příznivých podmínkách je možný průjezd terénních vozidel. Minimální volná šířka koruny cesty je 3,0 m. Omezujícím faktorem je podélný sklon, únosnost podložních zemin a jejich náchylnost k erozi. Povrch může být bez zpevnění nebo opatřen provozním zpevněním – celoplošným nebo částečným. Technická vybavenost je zúžena pouze na zpevnění povrchu, zlepšení podloží mechanickou či chemickou stabilizací a na nutné odvodnění. V místě osazení propustků se doporučuje zabezpečit těleso cesty alespoň jednoduchou úpravou – např. kamennou rovnaninou nebo dřevěnou srubovou stěnou. Výtoková strana trubních propustků se stálým průtokem musí být zabezpečena proti erozi. (Hanák, 2002)
11
4.2
Kritéria zpřístupnění lesa
Základním kritériem zpřístupnění lesa, který je ukazatelem vyspělosti lesní dopravní sítě, je HUSTOTA LESNÍCH CEST. Zahrnuje především hustotu odvozních lesních cest. Vyjadřuje se poměrem délky cest ke zpřístupňované ploše: H=
D …[m.ha-1] S
kde: H – hustota lesních cest v m.ha-1 D – délka cest v m S – plocha zpřístupňovaného území PŘIBLIŽOVACÍ VZDÁLENOST je délka trasy, po které dopravuje přibližovací prostředek dřevo k odvozní cestě. PRŮMĚRNÁ PŘIBLIŽOVACÍ VZDÁLENOST je aritmetický průměr přibližovacích vzdáleností ve zpřístupňovaném území (obr. 4.1) DØ =
D1 D 2 ...D n [m] n
kde: DØ – průměrná přibližovací vzdálenost v m D1, D2, …Dn – přibližovací vzdálenosti měřené od středu čtverců v m n – počet čtverců GEOMETRICKÁ PŘIBLIŽOVACÍ VZDÁLENOST (Dg) je nejkratší vzdálenost od pařezu dopravovaného kmene k odvozní cestě (obr. 4.1).
Obr. 4.1 Příklad zjišťování průměrné přibližovací vzdálenosti (Převzato z Hanák, 2002)
12
PRŮMĚRNÁ GEOMETRICKÁ PŘIBLIŽOVACÍ VZDÁLENOST je aritmetický průměr geometrických přibližovacích vzdáleností. DgØ =
D g1 D g2 ...D gn n
[m]
TEORETICKÁ PŘIBLIŽOVACÍ VZDÁLENOST je průměrná přibližovací vzdálenost při optimálním rozložení lesních cest po zpřístupňovaném území (obr. 4.2). Závisí na hustotě odvozních cest. Dt =
10 000 [m] 4H
Obr. 4.2 Délka odvozní cesty na 1ha (Převzato z Hanák, 2002)
ÚČINNOST ZPŘÍSTUPNĚNÍ LESA vyjadřuje hospodárnost rozložení lesních odvozních cest po zpřístupněném terénu. U=
Dt 100 [%] Dg
Účinnost zpřístupnění je základním kritériem při posouzení různých variant umístění odvozních lesních cest po zpřístupňovaném terénu. Je to údaj poměrný, který nezávisí na hustotě cest. Členitost terénu a členitost lesního území je hlavním předpokladem účinnosti zpřístupnění lesa. Čím vyšší koeficient členitosti terénu dosahuje zpřístupňované lesní území, tím nižší účinnosti dosahuje trasovaná cestní síť. Tedy čím více je lesní území rozčleněno
13
průnikem cizích pozemků (zemědělské půdy, osady…), tím nižší účinnosti lze návrhem cestní sítě dosáhnout. (Hanák, 2002) 4.3
Problematika zpřístupnění v pahorkatinách
Území pahorkatin se vyznačuje zvláštními přírodními poměry pro optimalizaci lesní dopravní sítě. Na území ČR představují pahorkatiny podstatnou část lesní půdy (cca 40%). Specifičnost zpřístupnění pahorkatin je dána především rozmanitými morfologickými, geologickými, klimatickými, půdními a vodohospodářskými poměry.
Odvozní cesty jsou umístěny
především v údolích nebo na hřebenech. Pro traktorovou technologii je nezbytné budování přibližovacích cest, jejichž průměrná hustota činí asi 80 m.ha-1. Lesy v pahorkatinách pokrývají často jen strmé svahy nad vodním tokem, zatímco náhorní plošiny jsou obhospodařovány zemědělsky. Často se stává, že lesní území je obklopeno zemědělskou půdou bez komunikačního zpřístupnění. To je výsledkem rozorávání polních cest a spojování zemědělských pozemků do rozsáhlých komplexů. Přibližování dříví se tedy provádí v období vegetačního klidu, nejlépe při zámrazu, po zemědělských plochách. Odtud se pak odváží po přilehlých polních cestách. Obecně lze z hlediska hustoty odvozních cest považovat pahorkatiny za zpřístupněné. Současný trend optimálního zpřístupnění pahorkatin počítá zejména s vyšším využíváním lanových systémů při přibližování dříví. Rovněž je kladen důraz na nahrazování přibližovacích cest přibližovacími linkami vedenými po neodhumusovaném terénu a přímočaře. Podle průzkumu optimálního zpřístupnění pahorkatin se pohybuje potřebná hustota odvozních cest v rozmezí 13,6 – 37,9 m.ha-1, což je dáno především výrazným rozdílem v členitosti terénu v různém pahorkatinném území. Průměrná hustota odvozních cest je tedy 20 m.ha-1. Při návrhu zpřístupnění pahorkatinného území je jedním z nejdůležitějších kritérií účinnost sítě odvozních cest a z ní vyplývající průměrná geometrická přibližovací vzdálenost, která by se měla pohybovat v intervalu 140 – 180 m. (Hanák, 2002) 4.4
Rekonstrukce lesních cest
Předmětem rekonstrukce lesní cesty jsou zejména: - rozšíření oblouků zajišťující bezpečný průjezd požadovaných vozidel - vytvoření rozhledových polí ve směrových obloucích - zřízení vozovky nebo provozního zpevnění - obnova a doplnění podélného a příčného odvodnění 14
- opravy cestních objektů, při kterých se mění jejich účel nebo technické parametry - doplnění technického vybavení opatřeními a předměty zajišťujícími bezpečnost provozu (rekonstrukce na odvozní cestu) - úprava zaústění lesních cest na veřejné pozemní komunikace - úprava úseků s nepříznivým podélným sklonem - vybudování výhyben - vybudování a úpravy skládek dříví (Hanák, 2002) 4.5
Možnosti využití recyklovaných stavebních materiálů při zpevňování LDS
Zpevňování lesních, polních i jiných účelových komunikací klade zejména při konzervativní klasické koncepci značné nároky na spotřebu těžených a drcených přírodních silničních staviv, jejichž zdroje byly na území našeho státu značně vyčerpány zejména budováním dálniční sítě. Na základě tohoto zjištění byly již v minulosti hledány pro potřeby veřejného i účelového silničního stavitelství náhradní zdroje těchto stavebních materiálů, a to zejména v oblasti tzv. kameniv umělých, kterými byla např. granulovaná struska a agloporit. Problematika recyklace stavebních odpadů, tedy materiálů vzniklých při demolicích budov, komunikací, opravách bytových fondů a při výrobě stavebních hmot, stála v minulosti stranou zájmu odborné veřejnosti. Dříve platné legislativní podmínky byly značně benevolentní k ukládání odpadků na skládky, a proto společně s podmínkami ekonomickými, tj. levnou dopravou a relativně nízkými cenami přírodních materiálů (písky, štěrkopísky, drcené štěrky) iniciovaly spíše skladování marginálních odpadů, než jejich recyklaci. Rozšíření recyklačních technologií na zpracování stavebních odpadů v ČR je podmíněno nejen vyřešením základních technologických, legislativních, ekonomických a ekologických podmínek vlastní recyklace, ale zejména využitím recyklovaných materiálů. Nezbytným předpokladem pro rozvoj recyklačních technologií je ziskovost těchto prací, tzn. , že úspory dosažené při recyklaci musí převýšit náklady spojené se zavedením této, i z ekologických aspektů žádoucí, technologie. Motivační impulsy, které orientují zvýšený zájem specialistů na výstavbu liniových dopravních staveb i do oblasti recyklace stavebních sutí, byly vytvořeny v posledních letech i podmínkách našeho státu a zahrnují zejména: zvýšení cen přírodních staviv – za poslední čtyři roky o 50 až 120%, zvýšení cen přepravy – asi o 70%, zvýšení poplatků za ukládání odpadů na skládky. Zisk je tedy odvozen nejen z opětovného použití nebo prodeje znovuzískaného staviva, ale především z finančních
15
prostředků za převzetí stavební suti, která by jinak byla vyvezena na placenou skládku. (Hanák, 2000)
Pro opětné a plnohodnotné využití recyklovaných stavebních materiálů je nezbytné zajištění jejich vysoké a trvalé kvality. Pro zisk kvalitního stavebního recyklátu je nutno dodržet dnes již obecně známý a dodržovaný technologický postup a to již od fáze výběru vhodné technologie demolice, následného třídění sutí a jejich zdrobňování. Při běžných demoličních pracích se ukázalo zcela nezbytné (z hlediska dalšího využití stavební sutě) provádět důsledné třídění. Je jednoznačně prokázáno, že třídění již na stavbě je mnohem účinnější a také levnější, než u výrobce recyklátu. Je to dáno zejména tím, že při demolici lze snadněji oddělit od minerální sutě veškeré cizorodé materiály – zejména dřevo, plasty, dehtové lepenky, kovy apod., než je to možné z netříděné sutě, která může vzniknout při nešetrné celkové demolici. Ukázalo se jako účelné, klást při třídění během demoličních prací důraz zejména na: a) oddělení kontaminovaných materiálů od nekontaminovaných, b) oddělení cizorodých materiálů od minerálních sutí určených k recyklaci (zejména dřeva, lepenky, sádrokartonů, plastů, kovů atd.). S tím souvisí vytvoření třídícího logistického systému, kdy jsou tyto materiály separovány v několika kontejnerech. Zejména by měly být odděleny tyto materiály:
kovy,
organické materiály – zejména použité dřevo,
některé minerální látky – kamenivo, maltoviny,
další (zejména nebezpečné) odpady – nátěrové hmoty, azbesty, apod .
c) roztřídění inertní minerální sutě alespoň na tyto druhy:
cihelná stavební suť,
betonová suť,
živičné sutě (kry),
výkopová zemina.
Technologie, použitá při zpracovávání stavebních odpadů, má zásadní vliv na kvalitu produkovaných recyklátů. Je přirozené, že tato kvalita je ovlivněna nejenom samotnou technologií, ale i organizací práce a celkovým logistickým systémem chodu recyklačního zařízení, včetně skladového hospodářství, dopravních cest apod. Z hlediska získání kvalitního 16
recyklátu se za poslední roky v domácích podmínkách ustálila všeobecně uznávaná a používaná konfigurace, orientačně naznačená blokovým schématem na obr. 4.3:
Obr. 4.3 Schéma typického recyklačního zařízení (Převzato z http://stavebni-technika.cz)
Je přirozené, že existují a úspěšně se provozují i recyklační zařízení, vybočující z tohoto ustáleného schématu, nicméně je zcela jednoznačné, že až na výjimečné případy není výroba kvalitních recyklovaných materiálů myslitelná bez tří základních technologických operací na obrázku uvedených – předtřídění – drcení – následného třídění, případně může následovat sekundární drcení a třídění. K tomu by se měla v budoucnosti přidat i další technologická operace – separace lehkých a prachových částic, příp. praní – tato činnost je zcela běžná ve stacionárních recyklačních zařízeních v zemích EU a s postupnou certifikací některých recyklovaných produktů u nás bude jejich přítomnost v řadě linek pravděpodobně nezbytná. Drcení a třídění stavebního odpadu je prováděno na mobilních a semimobilních recyklačních soupravách. Hlavní části drtiče jsou podle toku materiálu násypka, vibrační podavač s integrovaným hrubým předdrtičem, boční dopravník, vlastní drtič (čelisťový nebo odrazový), magnetický separátor a vynášecí dopravník vydrceného materiálu. Dalším možným příslušenstvím těchto strojů je digitální váha, skrápěcí zařízení a sbíjecí kladivo. Třídiče lze použít buď samostatně nebo jako součást drtící a třídící linky. Třídič je standardně osazován třemi vibračními síty tak, že je materiál tříděn do čtyř frakcí. Vytříděné materiály jsou dopravovány na deponie třemi pásovými transportéry. (http://stavebni-technika.cz) 4.6
Odvodnění lesních cest
Trasy lesních cest kříží mnohdy nejen stálé vodoteče, ale v morfologicky členitých horských a pahorkatinných terénech i výrazné terénní deprese (muldy, žleby, krátká boční údolí, úvozové lesní cesty apod.) s občasnou koncentrací povrchových srážkových vod. (Hanák, 2003) Vzhledem k charakteru narušování povrchu cesty činností vody lze aplikovat různá odvodňovací opatření.
17
Podle funkce lze odvodňovací objekty rozdělit do několika skupin: a) příkopy a rigoly – slouží pro zachycení a odvedení převážně povrchové vody podél cesty b) svodnice – slouží pro příčné odvedení povrchové vody z koruny zemních cest c) drenáže – slouží pro odvádění podzemní vody a její odtok mimo těleso cesty d) propustky a mosty – slouží pro příčné odvádění stálých i nestálých vodních toků pod tělesem cesty (ústní sdělení, 2009) 5
METODICKÝ POSTUP
5.1
Hodnocení současného stavu
Před terénními pracemi je nutné provézt výběr dostatečně velkého území (min. 200ha) a na nich zmapovat lesní cesty kvalitativně patřící minimálně do kategorie 3L o délce alespoň 5 km. K tomuto výběru slouží nejlépe počítačové programy, pracující s digitálně zpracovanými mapovými podklady (např. Arcgis). Přípravě na vlastní terénní průzkum předchází obstarání porostní mapy, ve které jsou zakresleny lesní cesty, které budou v daném decéniu využívány k přesunu dříví. Nedílnou součástí při hodnocení lesních cest je rovněž nastudování hlavních bodů, které je nutné při mapování LDS sledovat. Jedná se následující parametry: 1. Šířka koruny vozovky lesní cesty a) šířka jízdního pruhu (m) b) volná šířka cesty (m) 2. Podíl vegetace v místě vozovky nebo na jízdním pruhu (% z plochy vozovky) 3. Technický stav vozovek s asfaltovým krytem 4. Technický stav vozovek se štěrkovým krytem nebo cest s provozním zpevněním (šterk) 5. Technický stav zemních cest 6. Stav násypů a výkopů (zářezů) 7. Eroze výkopu či násypu 8. Druh, stav a funkčnost odvodnění lesní cesty (podélné příkopy, příčné propustky) 9. Délka objektů na cestách (mosty, opěrné zdi, svodidla apod.) (TOMÁNEK, J; KLČ, P; VOLNÝ, C, 2009)
18
Zpracování terénních zápisků spočívá zejména v zanesení vybraných lesních cest do digitální podoby (Arcgis), kde lze ke každé sledované lesní cestě uvést její zhodnocení. Takto je možno získat komlexní přehled o lesní dopravní sítí na daném uzemí. 5.2
Geotechnický průzkum vybraných úseků lesních cest
Posláním geologického průzkumu je získání přehledu o složení hornin v dosahu cestního tělesa a odběr charakteristických vzorků v trase, jejichž fyzikálně mechanické vlastnosti jsou určující pro: a) návrh tloušťky vozovky b) určení sklonu zářezových a násypových svahů c) založení objektů d) využití zemin i skalních hornin jako stavebního materiálu e) zatřídění hornin dle těžitelnosti f) společně s průzkumem hornin v trase se zjišťují i poměry podzemní vody Předmětem zkoumání je zejména podloží budoucí lesní cesty, což je horní vrstva hornin, do níž se přenášejí tlaky a dynamické účinky kol vozidel. (Hanák, 2002) 5.2.1 Předběžný geologický průzkum
Metodami předběžného průzkumu je studium mapových podkladů a pochůzka podél plánované trasy. Na základě geologických map se určí druh horninového podkladu, mocnost zvětralin i přibližná hranice geologicky odlišných území. (Hanák, 2002) 5.2.2 Podrobný geologický průzkum
Základním nástrojem geologického průzkumu je sondování. Sondy jsou uměle hloubené otvory do povrchu terénu v místě stavby za účelem zjištění počtu, mocnosti a složení vrstev pokryvných útvarů a umožnění odběru vzorků. Popis sond se děje na místě odběru dle makroskopických a hmatem zjistitelných znaků. Pro následné laboratorní vyšetření se odebírají vzorky porušené (do bedniček nebo igelitových pytlů), či neporušené (do ocelových odběrných válců). (Hanák, 2002) 5.3
Základní fyzikální a mechanické vlastnosti zemin
Laboratorními zkouškami se detailně ověřují stavebně významné vlastnosti hornin, jež jsou považovány jednak za součást stavby, jednak za stavební jednotky. Některá měření se uskutečňují v terénu. (Hanák, 2002) 19
5.3.1 Fyzikální charakteristiky zemin
Pro účely projekce a výstavby lesních cest se zpravidla vykazuje u vyšetřovaných zemin -
aktuální vlhkost
-
obsah pórů
-
zrnitostní složení
-
konzistenční (Atterbergovy meze)
-
ekvivalent písku
(Hanák, 2002) 5.3.2 Mechanické charakteristiky zemin
Jsou to vlastnosti, které přímo ovlivňují statická řešení a odpovídají v obecné statice pojmům pevnost a pružnost hmoty. Používání matematicky zvládnutelných postupů vede k určitému zjednodušování (modelování) půdního prostředí. (Hanák, 2002) 5.3.2.1 Zkouška zhutnitelnosti
Hutnění zemin je významné pro jejich dlouhodobou stabilitu ve stavební konstrukci. Mírou zhutnění je objemová hmotnost zeminy, přičemž hutnitelnost je v prvé řadě při vynaložení téže hutnící energie funkcí vlhkosti. Přítomnost vody v pórech sníží kohezi na minimální hodnotu spolu s poklesem vnitřního tření. Nadměrná vlhkost však brání hutnění vznikem neutrálního napětí, při němž přebytek vody v pórech brání dotlačení zrn těsně k sobě, zemina při hutnění pruží. Příliš suchá zemina zase brání zhutnění velkým vnitřním třením. Existuje tzv. optimální vlhkost wopt pro každou zeminu charakteristická, při níž se dosáhne maximální hutnosti s vynaložením minimálního množství hutnící práce měřitelné např. počtem jízd válce nebo dobou činnosti jiného hutnícího mechanizmu. Wopt se zjišťuje Proctorovou zkouškou, jež spočívá v pěchování vzorku zeminy s postupně upravovanou vlhkostí do ocelového válce známého objemu standardním způsobem. Určitý počet definovaných rázů pechu jisté hmotnosti představuje souhrnný energetický účinek. Zhutněný vzorek se váží a výpočtem se zjistí objemová hmotnost γ v kg/m3. γ=
Gz Vs
Gz je hmotnost zeminy po zhutnění, Vs je konstantní objem ocelového hmoždíře. Materiál se hutní ve třech vrstvách po 25 rázech a výsledek zkoušky se vyhodnotí graficky. Závislost má parabolický průběh. (Hanák, 2002)
20
5.3.2.2 Měření modulu pružnosti zemin
Modul pružnosti E je objektivní mírou odolnosti jakéhokoliv materiálu proti přetvoření. U zemin, jež vzdorují přetvoření pevností ve smyku, se E měří zpravidla nepřímo některými speciálními zkouškami. Cílem je zpravidla stanovení přípustného zatížení podloží vozovek, tedy dovoleného namáhání, kdy kritériem je přípustná deformace, tj. pokles silničního povrchu pod koly dopravního prostředku. V silničním stavitelství se k tomuto účelu běžně používá poměrové metody CBR (Kalifornský index únosnosti). Je to poměr odporu proti vnikání ocelového standardního trnu do zeminy zhutněné, vodou nasycené i s optimální vlhkostí k odporu, jejž při stejném namáhání (stejném trnu) klade srovnávací normový materiál. Ocelový trn je válec o průměru 50 mm, který se zatlačuje konstantní rychlostí 1,27 mm/min do zeminy zhutněné standardním způsobem. Přitom se měří napětí £ (specifický tlak) pro zatlačení do hloubky 2,54 a 5,08 mm. Procento CBR se vypočte ze vztahu I=
p 100 [%] ps
kde je: p specifický tlak trnu v MPa, ps srovnávací napětí dobře zhutněné makadamové vozovky (drcený štěrk), jež pro Δh = 2,54 mm je 7,08 MPa a pro Δh = 5,08 mm 10,6 MPa. Měří se obě hodnoty, přičemž směrodatná je první, druhý údaj je kontrolní. (Hanák, 2002) 5.4
Současný stav zpevňování lesních odvozních cest
Lesní cesty 1. třídy jsou zpevňovány vozovkou, která umožňuje celoroční odvoz dříví odvozními soupravami. Lesní cesty 2. třídy a 3. třídy (svážnice) mohou být dle podložních poměrů zpevňovány provozním zpevněním, kterým se rozumí jednoduché zpevnění jízdního pruhu různými materiály – stavebními, místními i odpadními tak, aby byl zajištěn celoroční nebo sezónní provoz, sjízdnost nákladních vozidel a odvozních souprav. Převážná část lesních odvozních cest je dlouhodobě zpevňována vývojově ustáleným typem netuhé vozovky a má tuto konstrukční skladbu:
ochranná vrstva – je nejspodnější vrstvou vozovky, která je zřizována na upravené a zhutněné zemní pláni. Má funkci filtrační, zabraňuje pronikání rozbředlé podložní zeminy do podkladní vrstvy; meliorační, přerušuje kapilární vzlínání vody a plošně odvodňuje pláň; izolační, zvyšuje tepelný odpor vozovky proti účinkům promrzání; částečně nosnou, roznášení tlaku kol vozidla na pláň.
21
podkladní vrstva – je spodní nepojížděná část vozovky tvořící základ nosného systému její konstrukce. Její funkcí je tudíž roznášení tlaku kol vozidel z krytu na ochrannou vrstvu nebo přímo na zemní pláň.
kryt – je horní konstrukční uzavírací vrstva vozovky, jejíž povrch je přímo namáhán účinky provozu a je vystaven povětrnostním vlivům. Proto je budován z nejkvalitnějších materiálů
obrusná vrstva – je zřizována na povrchu krytu vozovky uzavíracími nátěry (pohozem a zaválcováním drtě do postřiku živicí či asfaltem). Chrání povrch krytu před erozivními účinky dopravy a srážkové vody, zvýšením drsnosti povrchu zaručuje i vyšší bezpečnost dopravy.
(Hanák, 2002) 5.5
Zpevňování zemních cest bavorskou metodou
Hlavní přednosti dále popsané technologie jednoduchého zpevňování lesních zemních odvozních cest jsou především: -
vysoký stupeň mechanizace výstavby
-
plně mechanizovaná vysoce produktivní běžná údržba
-
využití místních materiálových zdrojů a z nich vyplývající úspory za silniční staviva a jejich dopravu
-
jednoduchost stavební technologie - bez vazby na cizí dodavatele a speciální techniku
-
vysoká produktivita stavebních prací s nízkými pořizovacími náklady
(Hanák, 2002) 5.5.1 Princip a hlavní zásady bavorské metody
Nosnou vrstvu zpevnění vytváří intenzivně zhutněný nesoudržný materiál z místních zemin, odpadních či méně hodnotných kameniv i průmyslových odpadů apod., tedy takový materiál, který je dobře zhutnitelný, propustný a nenamrzavý. Výrazným znakem zpevnění je abnormální střechovitý sklon jeho povrchu - dle podélného spádu cesty 3 – 7%, který přechází při okrajích až na hodnotu 15 – 25% a je tak součástí jedné strany trojúhelníkovitého příkopu. Zpevnění je budováno na zhutněné zemní pláni o střechovitém sklonu 2 – 4%. Na málo únosných podložích (pod 3,5% CBR) je kladena mezi spodní plochu zpevnění a zemní pláň geotextilie. Povrch zprofilované vrstvy navážky je opatřen ochrannou obrusnou vrstvou, kterou je zavibrovaný a v poslední fázi staticky zaválcovaný materiál typu kopaného písku 22
frakce 0 – 3 mm, drcený písek 0 – 2 mm nebo granulované drtě 4 – 8 mm a 8 – 16 mm (množství 20 – 70 kg.m-2). Ochranná obrusná vrstva poskytuje zhutněné nosné navážce ochranu před opotřebením mechanickými vlivy, před nežádoucím vysýcháním i před erozí nejjemnějších frakcí dopravou. (Hanák, 2002)
Obr. 5.1 Příčné uspořádání jednoduchého zpevnění bavorskou metodou (Převzato z Hanák, 2002)
5.5.2 Technické požadavky úpravy
Nosná vrstva je zřizována zpravidla v tloušťkách od 30 do
50 cm a to dle únosnosti
podložních zemin, velikosti dopravního zatížení a skladby použitého materiálu. V tabulce jsou optimální zrnitostní skladby materiálů frakcí 0 – 30, 0 – 45, 0 – 50 a 0 – 75 mm (tab. 5.1). Všeobecně platí, že s rovnoměrným zastoupením frakcí do 75 mm roste i kvalita nosné vrstvy, přičemž velikost největších kamenů v navážce nemá přesáhnou 2/3 její tloušťky. Navezená vrstva musí být intenzivně zhutněna. Předpokladem její vysoké únosnosti je jednak dosažení co nejtěsnějšího kontaktu jednotlivých zrn a tím i vysoké smykové pevnosti, dále pak vytvoření kompaktní klenby opřené o okraje zemní pláně (tato klenba mnohem lépe odolává bočním radiálním silám při zatížení nápravovým tlakem, než klasické krajnice s lichoběžníkovým příkopem). Pro stabilitu nosné vrstvy i podloží má zásadní význam jejich rychlé a účinné odvodnění. Toho je dosaženo vytvořením abnormálních příčných sklonů,
23
které zaručují nejkratší směr odtoku vodních srážek, které dopadnou na korunu nebo prosáknou zhutněnou nosnou vrstvou na podloží. (Hanák, 2002) Tab. 5.1 Optimální sestavy směsí pro zpevnění bavorskou metodou
Velikost zrn
Procentické zastoupení frakcí
[mm]
0 – 30 mm
0 – 45 mm
0 – 55 mm
0 – 75 mm
0
0
0
0
0
1
12 - 25
9 - 21
8 - 19
7 - 19
3
24 - 39
18 - 33
16 - 30
14 - 30
7
42 - 55
32 - 46
29 - 43
23 - 39
15
65 - 75
51 - 63
46 - 59
37 - 52
30
100
76 - 86
68 - 78
57 - 68
100
82 - 95
72 - 81
100
81 – 89
45 55 75
100
24
6
VÝSLEDKY
6.1
Hodnocení současného stavu
Při vlastním terénním šetření bylo postupováno podle výše uvedených bodů. Protože se však jednalo výhradně o cesty 3L (někde o přechod mezi 3L a 4L), hlavními prvky, které byly předmětem zájmu, byla šířka cesty, vegetace na povrchu cesty, vliv eroze, odvodnění, mechanické poškození způsobené provozem lesní techniky, provozní zpevnění. (viz mapa č.2) Lesní cesta č.1
Lesní cestu lze zařadit mezi traktorové lesní cesty (3L) určené k přibližování dříví. Volná šířka cesty se pohybuje okolo 3 m. Provozní zpevnění se nevyskytuje. Těžkou technikou jsou do povrchu cesty vyjeté koleje, místy hluboké až 30 cm. Lesní cesta není pokryta vegetací , pouze zapadaná listím. Nevyskytují se žádné sesuvy ani eroze. Cesta není odvodněna, proto se místy vyskytují kaluže a stojící voda, zejména ve vyjetých kolejích. Lesní cesta č.2 („ V okluku“)
Volná šířka cesty se pohybuje okolo 3 m. Povrch není nijak zpevněn, místy jsou vyjeté poměrně hluboké koleje. Jsou provedena odvodňovací opatření – v místech, kde se kříží cesta s vodními toky, je vodní proud usměrněn do betonových propustí zasazených pod cestu. Místa nacházející se v prohlubni jsou po většinu roku zamokřena. Nevyskytují se zde žádné sesuvy ani eroze.
Obr. 6.1 lesní cesta „ V okluku“ I
Obr. 6.2 lesní cesta v „V okluku“ II
Lesní cesta č.3
Volná šířka cesty je v průměru 3,5 m. Nevyskytuje se žádné provozní zpevnění. Povrch není porostlý vegetací, pouze pokrytý opadlým listím. Cesta je v některých úsecích značně 25
rozbahněná. Nejsou vybudovány odvodňovací prvky, povrch cesty není narušen erozí ani sesuvem. Lesní cesta č.4
Tato cesta představuje hranici mezi dílci A a B. Šířka cesty se v prvních dvou třetinách pohybuje okolo 3 m, poslední třetina je zúžena na 2,5 m, což je způsobeno vodní erozí a sesuvy půdy. V těchto místech se tvar cesty blíží spíše vyschlému vodnímu korytu. Cesta není nijak zpevněna. V místech, kde je ztížen odtok vody, je povrch rozbahněn a v kombinaci s nepříznivým působením eroze vytváří velmi obtížné podmínky pro průjezd lesní techniky. Lesní cesta č.5
Počáteční úsek cesty je značně rozšířený (cca 4,5 m), postupně směrem do porostu se zužuje až na šířku kolem 3 m. Povrch je bez vegetačního krytu. Cesta je místy rozbahněná s vyjetými kolejemi. Nevyskytuje se žádné výraznější ovlivnění erozí. Lesní cesta č.6
Tato cesta představuje spojovací úsek mezi cestami 4 a 5. Lesní cesta č.7 („Bánovská“)
Tuto cestu lze jednoznačně zařadit mezi lesní cesty 3L. Šířka cesty se ve svém průběhu výrazně mění – nejširší místo je široké 6,5 m, průměrná šířka cesty se pohybuje okolo 4 m Povrch cesty není pokryt žádnou vegetací. Proběhly zde technické úpravy, zejména stržení svrchní humusové vrstvy až na podloží, které bylo navíc promícháno s drobnou drtí zrecyklovaného stavebního odpadu (cihly, střešní krytina), což přispívá ke zpevnění povrchu cesty. Problémem však zůstává nevybudované odvodnění. Terén je zde poměrně členitý. V místech, kde cesta vykazuje zvýšený podélný sklon nabírá odtékající voda rychlost a svou unášecí schopností povrch cesty poškozuje. Účinky vodní eroze se projevují v podobě různě rozšířených rýh. Naopak v místech, kde svažitý terén přechází v rovinu, se nachází naplaveniny, které jsou v nepříznivém počasí značně rozbahněné. Koleje vzniklé provozem lesní techniky jsou mělké, do 5 cm. Lesní cesta č.8 („Vrchová cesta“)
Šířka cesty se pohybuje okolo 4 m. Výrazným znakem cesty je provozní zpevnění, které je tvořeno makadamem vyplňujícím pouze vyjeté koleje od lesní techniky. Toto zpevnění se 26
vyskytuje jen v první třetině celkového úseku cesty. Není však v dostatečné vrstvě vzhledem k nestabilnímu podloží. V dalším průběhu se nachází několik podmáčených míst, v podobě kaluží po celé šířce cesty. Na přibližovací cestu navazuje několik přibližovacích linek.
Obr. 6.3 lesní cesta „Vrchová cesta“ I 6.2
Obr. 6.4 lesní cesta „Vrchová cesta“ II
Laboratorní rozbor zeminy
Na základě pochůzky terénem byly jako nejvhodnější cesty, u kterých by bylo rozumné realizovat provozní zpevnění, vybrány lesní cesty č.2 a č.8. Hlavním kritériem pro výběr bylo zejména jejich napojení na silniční komunikaci popř. na dále zpevněnou lesní cestu. Z obou cest byly odebrány vzorky, které byly podrobeny laboratornímu vyšetření. 6.2.1 Laboratorní rozbor vzorků 6.2.1.1 Základní parametry zeminy
Pro zatřídění zeminy byl proveden sítový rozbor, kterým bylo zjištěno, že podloží lesních cest cesty je tvořeno následujícími frakcemi: Tab. 6.1 Zastoupení frakcí
Název frakce
F(%) „Vrchová cesta“
„V okluku“
Štěrkovitá složka
4,43
15,07
Písčitá složka
24,26
14,34
Jemné částice
71,31
70,59
Podle trojúhelníkového diagramu (ČSN 73 1001) lze zařadit zeminy obou vzorků mezi jemnozrnné (jílovité nebo hlinité) (viz příloha - Diagram č.1). Pro přesnější zatřídění zeminy 27
poslouží výsledky stanovení konzistenčních (Atterbergových) mezí. Zjišťuje se mez tekutosti zeminy (wl) a mez plasticity (wp). Na základě naměřených a vypočítaných hodnot se stanoví index plasticity (Ip), který ukazuje, jak intenzivní jsou vazby vody v zemině. Čím vyšší je index plasticity tím je zemina jílovitější, méně propustná. Tab. 6.2 Základní charakteristiky zeminy
Veličina
„Vrchová cesta“
„V okluku“
Mez tekutosti (wL) [%]
66,80
51,50
Mez plasticity (wp) [%]
30,81
21,57
Index plasticity (Ip = wL - wp)
35,99
29,9
Přirozená vlhkost (w) [%]
21,80
30, 97
1,3
0,7
Index konzistence (Ic)
Dle diagramu plasticity (ČSN 73 1001) pro jemnozrnné zeminy se průsečík vlhkosti na mezi tekutosti (wL) a indexu plasticity (Ip) nachází těsně nad rozhraním mezi jílem s vysokou plasticitou a hlínou s vysokou plasticitou (viz příloha - Diagram č.2). Další důležitou charakteristikou zeminy je stupeň konzistence (Ic). Ten se stanovuje na základě vztahu: Ic =
wL w Ip
Dle tabulkových hodnot odpovídá hodnota Ic lesní cesty „Vrchová cesta“ zeminám s pevnou konzistencí a cesty „V okluku“ zeminám s tuhou konzistencí. Významnou vlastností zemin je jejich náchylnost k promrzání. Ta se stanovuje graficky dle Scheibleho kritérií namrzavosti, kdy se daná vlastnost posuzuje na základě závislosti velikosti zrn na jejich hmotnostním obsahu ve vzorku zeminy. Podloží obou lesních cest, je tvořeno převážně jemnozrnnými částicemi, které jsou dle výše zmíněných kritérií řazeny k zeminám nebezpečně namrzavým (viz příloha - graf č.1, graf č.2). Na základě zatřídění dle diagramu plasticity pro jemnozrnné zeminy (CH) a stupně konzistence (pevná) náleží oba vzorky zeminy podle normy (ČSN 73 1001) do třídy F8 s následujícími charakteristikami:
28
Tab. 6.3 Základní charakteristiky zeminy
Veličina
„Vrchová cesta“
„V okluku“
Modul přetvářnosti (Edef) [MPa]
4–6
2–4
Převodní součinitel (β)
0,37
0,37
Objemová tíha (γ) [kN.m-3]
20,5
20,5
Totální soudržnost (cu) [kPa]
80
40
Totální úhel vnitřního tření (φu) [°]
0
0
Efektivní soudržnost (cef) [kPa]
6 – 14
2–8
Efektivní úhel vnitřního tření (φef) [°]
13 – 17
13 – 17
0,42
0,42
Poissonovo číslo (υ)
6.2.1.2 Zkouška zhutnitelnosti
Pro každou zeminu existuje optimální vlhkost, při které se dosáhne maximální hutnosti. Tato vlhkost se stanovuje na základě Proctorovy zkoušky. Zjištěné údaje vlhkosti a vypočítané hodnoty objemové hmotnosti se vynesou do grafu, který má parabolický průběh. Vrchol paraboly představuje optimální vlhkost (wopt) odečtená na svislé ose (viz příloha – graf č.3, graf č.4). Výsledkem měření jsou následující údaje: Tab. 6.4 Výsledky Proctorovy zkoušky
Veličina Optimální vlhkost (wopt) [%] Maximální objemová hmotnost (γ) [kg.m-3]
„Vrchová cesta“
„V okluku“
19
17,5
1657
1631
6.2.1.3 Stanovení poměru únosnosti CBR
Na základě laboratorní zkoušky byly zjištěny následující údaje únosnosti zeminy: Tab. 6.5 Stanovení poměru únosnosti CBR
Veličina
„Vrchová cesta“
„V okluku“
CBR (2,5 mm) [%]
6,4
17,6
CBR (5 mm) [%]
7,5
15,1
29
Soudržné zeminy typu jíl, jílovitá hlína, prachová hlína svými fyzikálně mechanickými vlastnostmi poskytují málo vhodné až nevhodné podloží pro výstavbu vozovek či zpevnění cestních komunikací. Mechanickou popřípadě chemickou úpravou lze únosnost zeminy výrazně zlepšit tak, aby výsledný poměr únosnosti při mechanickém zpevnění byl minimálně 15% CBR a při smísení s chemickými pojivy a zhutnění alespoň 10% CBR. 6.3
Posouzení vhodnosti recyklátu pro zpevnění bavorskou metodou
Aby bylo možné určit, zda je složení směsi recyklátu vyhovující pro zpevnění bavorskou metodou, byl proveden zrnitostní rozbor vzorku. Jednalo se zejména o zjištění zastoupení frakcí, uvedených v tabulce Optimální sestavy směsí pro zpevnění bavorskou metodou (viz výše). Recyklát tvoří zrna o velikosti 0 – 75 mm. Vzhledem k tomu, že laboratoř disponuje odlišnými velikostmi sít (63, 31,5, 16, 8, 4, 2, 1), než byla použita pro stanovení optimální sestavy směsí pro bavorskou metodu, je nutné vynést závislost velikosti zrna na procentickém zastoupení frakcí do grafu. Z průběhu zrnitostní křivky pak lze odečíst, jaké by bylo procentické zastoupení frakcí, kdyby bylo použito stejných sít jako při stanovení optimální sestavy směsí pro bavorskou metodu (viz příloha – graf č.5). Na základě sítového rozboru vzorku a jeho grafického vyjádření bylo zjištěno následující zastoupení jednotlivých frakcí: Tab. 6.6 Zastoupení frakcí ve vzorku recyklátu
Procentické zastoupení frakcí Velikost zrna [mm]
0 – 75 mm Optimální
Zjištěné
0
0
0
1
7 - 19
6,3
3
14 - 30
9,5
7
23 - 39
12,8
15
37 - 52
16,3
30
57 - 68
38,1
45
72 - 81
62,5
55
81 - 89
76,5
75
100
100
30
Z tab. 6.6 a grafu je patrné, že porovnáním zastoupení jednotlivých frakcí u vzorku recyklátu s optimálním stavem se hodnoty některých frakcí vzorku od optimálního stavu více či méně odchylují. 6.4
Návrh rekonstrukce
Rekonstrukce vybraných lesních cest „Vrchová cesta“ a „V okluku“ bude spočívat zejména v jejich provozním zpevnění s využitím bavorské metody. Před započetím samotného zpevňování je nezbytné odvodnit podmáčená místa zejména vybudováním trubních propustků. Další odvodnění poskytne již samotná konstrukce bavorské metody. Prvním krokem rekonstrukce lesní cesty je zhutnění zemní pláně a vytvoření střechovitého sklonu 2 – 4 %. V dalším kroku následuje rozprostření navážky po povrchu zhutněné zemní pláně v požadované tloušťce. Vzhledem k hodnotě CBR „vrchové cesty“ (6,4) je nutno navrhnout tloušťku nosné vrstvy alespoň 50 cm. Únosnost podložních zemin lesní cesty „V okluku“ je podstatně vyšší (CBR 17,6), a proto zde bude stačit nosná vrstva o tloušťce 40 cm. Hlavním konstrukčním prvkem bavorské metody je vytvoření klenby opřené o okraje zemní pláně. Stavební technikou se nejprve nosná vrstva urovná do střechovitého sklonu. Rozložení mocností vrstev navážky pro dosažení střechovitého sklonu je patrné na příčném řezu.
Obr. 6.5 Rozložení mocností nosné vrstvy na příčném řezu (převzato z Hanák, 2002)
Tab. 6.7 Rozložení mocností nosné vrstvy
Lesní cesta
h4
h3
h2
h1
h0
0%
33%
63%
88%
100%
„Vrchová cesta“ (50 cm)
0
16,5
31,5
44,0
50,0
„V okluku“ (40 cm)
0
13,2
25,2
35,2
40,0
31
Klíčovou fází technologie zpevňování cest bavorskou metodou je hutnění nosné, do střechovitého sklonu urovnané vrstvy navážky. Posledním krokem zpevňování je vytvoření ochranné vrstvy zavibrováním a zaválcováním materiálu typu kopaného písku frakce 0 – 3 mm do povrchu nosné vrstvy.
32
7
DISKUZE
Stav lesních cest je zcela úměrný geologickým a geomorfologickým podmínkám daného území. Na druhé straně je třeba zohlednit fakt, že se jedná o lesy zvláštního určení, tedy o lesy, které nejsou primárně zaměřeny k hospodářskému využití. Tomu odpovídá zatřídění lesních cest do nižších kategorií (3L, 4L). Cesty nejsou většinou nijak zpevněny a pokud ano, tak se jedná pouze o řešení provizorní, které neřeší stav cest v dlouhodobější perspektivě. Tohle bylo hlavním cílem mé práce. Snažil jsem se vybrat lesní cesty, které jsou na jedné straně problematické z hlediska jejich stavu (problematické podloží) a na druhé straně jsou strategicky významné pro těžbu dříví a jsou důležitými spojovacími segmenty mezi lesem a veřejnými komunikacemi, popřípadě dále zpevněnými lesními cestami. V průběhu zpracovávání této práce jsem narazil ještě na jeden aspekt a sice lokalizaci lesních cest v CHKO Bílé Karpaty. Při terénních pracích jsem často potkával turisty, kteří přijeli na kolech obdivovat krásy vrcholků Bílých Karpat. Bohužel celkový dojem z jejich návštěvy narušoval právě nepříznivý fakt, že se jen obtížně dostávali na tato místa. Od původní záměru navrhnout vozovku, což je mimo jiné i součástí názvu mé bakalářské práce, jsem ustoupil zejména kvůli stavu podloží, kategorizaci obecních lesů a s tím spojené finanční nerealizovatelnosti. Zaměřil jsem se na návrh zpevnění bavorskou metodou, která by v těchto podmínkách byla daleko efektivnější. Beru v úvahu také skutečnost, že „stavebním kamenem“ této úpravy bude recyklovaný stavení materiál ze sběrného dvora ve vlastnictví obce Suchá Loz. Laboratorními rozbory a zkouškami byly stanoveny základní parametry podložních zemin a také recyklovaného materiálu. Na základě výsledků pak byla navržena opatření, podle kterých by se mělo postupovat při rekonstrukci lesních cest. Problém představuje složení směsi recyklátu. Směs se skládá ze zrn o velikosti 0 – 75 mm. Zastoupení jednotlivých frakcí se podstatně odchyluje od optimální sestavy směsí pro zpevnění bavorskou metodou. Je proto nutné, aby se při zpracovávání stavebního odpadu drcením a tříděním dbalo na tento požadavek.
33
8
ZÁVĚR
Předkládané téma bakalářské práce bylo zpracováno na ploše obecních lesů ve vlastnictví obce Suchá Loz. V práci je pojednáno nejprve o obecných územně administrativních vztazích a o přírodních podmínkách dané oblasti. Dále je nastíněna hlavní problematika současného zpřístupňování. Stěžejními body práce je zejména zhodnocení lesní dopravní sítě na výše zmíněném území, výběr vhodných cest (lesní cesta „Vrchová“ a „V okluku“) pro rekonstrukci jejich povrchu a laboratorní měření, na jejichž základě bylo navrženo určité opatření zlepšující jejich současný stav. Laboratorním šetřením bylo zjištěno, že podloží vybraných lesních cest je tvořeno převážně jemnozrnnými částicemi jílovitého charakteru s tuhou až pevnou konzistencí. Únosnost podložních zemin se pohybuje od 6,4 do 17,6 CBR. Dále byla zpracována základní metodika využití druhotných materiálů ke zpevňování lesních cest. Výsledkem pak byl rozbor vzorku recyklátu pocházejícího z místní skládky druhotných odpadů. Na základě těchto výsledků byl navržen postup rekonstrukce výše zmíněných lesních cest. Jako nejvhodnější se jeví zpevnění povrchu lesních cest využitím bavorské metody.
34
9
SUMMARY
For this bachelor thesis, was selected the area of municipal forest in a cadastral area of Sucha Loz. There are described region administrative relation and natural conditions of the area in the first part of thesis. It was mentioned current theories of access to forest. The important points of the thesis are an evaluation of forest transport network in selected area, choice an appropriated roads (forest roads „Vrchova“ and „V okluk“) for reconstruction of road surface and laboratory measures. On the based of these measures was made layout of stabilization of forest roads to improve current situation. It was found out that subsoil of selected forest roads is consists of fine-grained elements of clay character of stiff and firm consistence. Carrying capacity of subsoil in range from 6,4 to 17,6 CBR. On the other hand was mentioned about current possibilities of using materials recycling to stabilization of forest roads. Result is analysis of specimen of recycling material from local building waste dump. On the based of these facts was projected reconstruction of above mentioned forest roads. As the most suitable way how to firm surface of forest roads is using of “bavorian methods”.
35
10
POUŽITÁ LITERATURA
HANÁK, K. Zpřístupňování lesa - Vybrané statě I.. Brno : MZLU v Brně, 2002. 154 s. QUITT, E. Klimatické oblasti Československa. [s.l.] : [s.n.], 1971. 73 s. CULEK, M., et al. Biogeografické členění České republiky. [s.l.] : [s.n.], 2005. 589 s HANÁK, K. Zřpístupňování lesa - Odvodňovací objekty na lesních cestách. Brno : MZLU v Brně, 2003. 108 s. HANÁK, K. Možnosti využití recyklovaných stavebních materiálů při výstavbě LDS. In Sborník referátů semináře, Křtiny. 2000. Oblastní plány rozvoje lesů : Přírodní lesní oblast 38. Ústav pro hospodářskou úpravu lesa Brandýs n. L. – pobočka Kroměříž : 1997. 175 s.
TOMÁNEK, J; KLČ, P; VOLNÝ, C. Technický stav lesních odvozních cest ve flyšovém území povodí Řečice. In . Zborník referatov z medzinárodnej vedeckej konferencie : Lesnicke stavby v krajine 2009. Zvolen : Katedra lesníckych stavieb a meliorácií, Lesnícka fakulta Technickej univerzity ve Zvolene, 2009. 182 s. Ing. Petr Hrůza, Ph.D. - ústní sdělení (přednáška předmětu Zpřístupňování lesa I, Mendlova univerzita v Brně) dne 24. 11. 2009. ČSN 73 1001. Zakládání staveb, ZÁKLADOVÁ PŮDA POD PLOŠNÝMI ZÁKLADY. Praha : Úřad pro normalizaci a měření Praha, 1987. 76 s. ČSN CEN ISO/TS 17892-1. Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin Část 1: Stanovení vlhkosti zemin. [s.l.] : Český normalizační institut, 2005. 12 s. Stavebni-technika.cz [online]. 5. 11. 2007 [cit. 2010-04-28]. Vývojové trendy v technologiích pro recyklaci stavebních a demoličních odpadů. Dostupné z WWW:
. Geoportal.cenia.cz [online]. 2010 [cit. 2010-04-28]. Klasifikace půd podle TKSP. Dostupné z WWW:
. Geoportal2.uhul.cz [online]. 2010 [cit. 2010-04-28]. Oblastní plány rozvoje lesů (2010). Dostupné z WWW: . Mapy.cz [online]. 2010 [cit. 2010-04-28]. Dostupné z WWW: .
36
11
PŘÍLOHY
Mapa č.1: Přehledová situační mapa Mapa č.2: Rozložení lesních cest 3L na mapovaném území Diagram č.1: Zatřídění zeminy lesní cesty „V okluku“ Diagram č.2: Zatřídění zeminy lesní cesty „Vrchová cesta“ Graf č.1: Scheibleho kritérium namrzavosti („Vrchová cesta“) Graf č.2: Scheibleho kritérium namrzavosti („V okluku“) Graf č.3: Grafické znázornění Proctorovy zkoušky („V okluku“) Graf č.4: Grafické znázornění Proctorovy zkoušky („Vrchová cesta“) Graf č.5: Optimální sestavy směsí pro bavorskou metodu
37
