Rozprawa naukowa nr 511

Od wprowadzenia obowiązku wyznaczania dojazdów pożarowych na terenach leśnych minęło blisko 20 lat. Dominacja w strukturze leśnych sieci drogowych, których zasadniczym elementem są dojazdy pożarowe, niskonośnych nawierzchni gruntowych była również przyczyną rozpoznania możliwości wskazania stosunkowo tanich, prostych i bezpiecznych dla środowiska technologii zwiększania nośności nawierzchni dojazdów pożarowych oraz szybkich, a jednocześnie wiarygodnych metod weryfikacji założeń projektowych. Pozwolić to może na racjonalizację wysiłków związanych z unowocześnianiem sieci dojazdów pożarowych – jednego z istotnych komponentów zabezpieczenia przeciwpożarowego obszarów leśnych w Polsce.
Skuteczność prowadzenia akcji gaśniczych, pozwalających na ugaszenie pożarów w początkowej fazie rozwoju, jest efektem nie tylko wyszkolenia ludzi wyposażonych w nowoczesny sprzęt, ale również sprawności działania systemów prognozowania zagrożenia pożarowego i wczesnego wykrywania powstających pożarów oraz dysponowania odpowiednich sił i środków, bezbłędnie i w krótkim czasie docierających do miejsca pożaru.
Lasy Państwowe muszą kontynuować trudne zadanie modernizowania swojej sieci drogowej. Trudność polega na tym, że należy pogodzić wymagania techniczne stawiane infrastrukturze drogowej z maksymalnym ograniczaniem negatywnego oddziaływania szlaków komunikacyjnych na środowisko oraz oczekiwaniami ekologów i społeczeństwa. Pomocne w tym względzie mogą okazać się wyniki dalszych badań naukowych prowadzonych w tym zakresie.

Od wprowadzenia obowiązku wyznaczania dojazdów pożarowych na terenach leśnych minęło blisko 20 lat. W tej rozprawie podjęto próbę oceny obecnie obowiązujących przepisów prawa i wytycznych branżowych, dotyczących leśnych dojazdów pożarowych, względem wymogów stawianych przez aktualnie wykorzystywane pojazdy ratowniczo-gaśnicze straży pożarnych oraz stosowane taktyki i technologie gaszenia pożarów lasów. Dominacja w strukturze leśnych sieci drogowych, których zasadniczym elementem są dojazdy pożarowe, niskonośnych nawierzchni gruntowych była również przyczyną rozpoznania możliwości wskazania stosunkowo tanich, prostych i bezpiecznych dla środowiska technologii zwiększania nośności nawierzchni dojazdów pożarowych oraz szybkich, a jednocześnie wiarygodnych metod weryfikacji założeń projektowych. Pozwolić to może na racjonalizację wysiłków związanych z unowocześnianiem sieci dojazdów pożarowych – jednego z istotnych komponentów zabez­pieczenia przeciwpożarowego obszarów leśnych w Polsce.
Badania parametrów geometrycznych dojazdów pożarowych najczęściej prowadzono w terenie towarzysząc ćwiczeniom  straży pożarnych w gaszeniu pożarów lasów. Ponad­to wykonano szereg symulacji komputerowych z wykorzystaniem oprogramowania ArcGIS® i QGJS®, a także rozszerzenia Vehicle Tracking programu AutoCAD®. Pomiary nośności róż­nych typów nawierzchni drogowych zrealizowano z wykorzystaniem płyt statycznych i lekkiej płyty dynamicznej na istniejących odcinkach dojazdów pożarowych oraz na specjalnie założonych odcinkach  doświadczalnych. Analizy statystyczne wyników badań przeprowadzono w programie Statistica®, CurveExpert Professional® oraz w programie Microsoft® Excel korzystając z dodatku Analysis ToolPak. Analiza objęła m.in. testy normalności rozkładu zmiennych, jednorodności wariancji, istotności różnic wyodrębnionych zbiorów, a także analizę korelacji i regresji zmiennych wraz z graficzną prezentacją wyników testów.
Weryfikacja aktualnie obowiązujących przepisów prawa i wytycznych branżowych dotyczących dojazdów pożarowych wykazała, że nie w pełni odpowiadają one wymaganiom obecnie wykorzystywanych przez straże pożarne pojazdów gaśniczych oraz stosowanym taktykom i technologiom gaszenia pożarów lasów. Problemy napotkano m.in. podczas badań nośno­ści nawierzchni dojazdów pożarowych. Nie zawsze jest ona wystarczająca, szczególnie na nawierzchniach gruntowych i konstrukcjach powstałych na słabonośnych podłożach drogo­wych. Wykazane na niektórych – spośród analizowanych odcinków – dojazdach pożarowych nieprawidłowości wykonania robót budowlanych dowodzą konieczności wzmocnienia przez inwestora kontroli na każdym etapie procesu inwestycyjnego.
Zasadne wydaje się postulowanie rozszerzenia obecnych regulacji prawnych o takie parametry geometryczne dojazdów pożarowych, jak: poszerzenie jezdni na łuku poziomym, wiel­kości skosów na mijankach, dogodny sposób połączenia drogi dojazdowej z placem manew­rowym czy maksymalne pochylenie niwelety nawierzchni gruntowych. Istotnym elementem nowelizacji wymagań stanowiłoby również uściślenie zasady konieczności zachowania przejezdności dojazdów pożarowych nieprzeznaczonych do modernizacji z podaniem wymogów względem np. skrajni drogowej, równości i nośności nawierzchni czy też spadku podłużnego dojazdów o nawierzchniach gruntowych profilowanych.
Testowane warianty wzmocnienia konstrukcji nawierzchni wykonane na bazie geotkaniny miały zbliżoną nośność, wykazując jednocześnie zdecydowanie lepsze parametry w stosunku do tradycyjnej technologii wykorzystującej gruz budowlany. Wprowadzenie do konstrukcji nawierzchni georusztu dwukierunkowego w sposób istotny zwiększyło wartości badanych pa­rametrów nośności jedynie w przypadku jego rozłożenia bezpośrednio na istniejącym pod­łożu drogowym. Podobnie jak w przypadku geotkaniny, wzmocnienie słabonośnego podłoża georusztem pozwala osiągnąć zdecydowanie wyższe parametry nośności w stosunku do tradycyjnej metody z użyciem gruzu budowlanego.
Praktyczna przydatność lekkiej płyty dynamicznej do oceny parametrów nośności różnych typów nawierzchni dojazdów pożarowych w lasach jest ograniczona ze względu na znaczną zmienność wyników badań w porównaniu z rezultatami pomiarów płytami statycznymi. Uzyskanie miarodajnych wyników tym urządzeniem powinno poprzedzić ustalenie zależno­ści korelacyjnych z badaniami płytą statyczną dla konkretnego odcinka drogowego. Niemniej lekka płyta dynamiczna doskonale sprawdzi się w badaniach diagnostycznych. Umożliwiając przeprowadzenie licznych pomiarów w relatywnie krótkim czasie, daje szansę wskazania najsłabszych miejsc konstrukcji, w których – w razie potrzeby – można przeprowadzić badania płytą statyczną.
Lekka płyta dynamiczna Zorn, typu ZFG 3000 z płytą  naciskową o średnicy 300 mm w połączeniu z 10 kg obciążnikiem opadowym jest lepszym rozwiązaniem w pomiarach nośności nawierzchni twardych nieulepszonych leśnych dojazdów pożarowych aniżeli w zestawie z obciążnikiem 15 kg. Urządzenie z dziesięciokilogramowym obciążnikiem jest nie tylko łatwiejsze w obsłudze (lżejsze), ale również daje możliwości trafniejszego szacowania wartości pierwotnego i wtórnego modułu odkształcenia.
Skuteczność prowadzenia akcji gaśniczych) pozwalających na ugaszenie pożarów w początkowej fazie rozwoju, jest efektem nie tylko wyszkolenia ludzi wyposażonych w nowoczesny sprzęt, ale również sprawności działania systemów prognozowania zagrożenia pożaro­wego i wczesnego wykrywania powstających pożarów oraz dysponowania odpowiednich  sił i środków, bezbłędnie i w krótkim czasie docierających do miejsca pożaru.
Lasy Państwowe muszą kontynuować trudne zadanie modernizowania swojej sieci drogowej. Trudność polega na tym, że należy pogodzić wymagania techniczne stawiane infrastrukturze drogowej z maksymalnym ograniczaniem negatywnego oddziaływania szlaków komunikacyjnych na środowisko oraz oczekiwaniami ekologów i społeczeństwa. Pomocne w tym względzie mogą okazać się wyniki dalszych badań naukowych prowadzonych w tym zakresie.
 

1.  WSTĘP

2. PRZEDSTAWIENIE PROBLEMU BADAWCZEGO
2.1. Pożary 
2.2. Zabezpieczenie przeciwpożarowe polskich lasów
2.3. Taktyki i technologie gaszenia pożarów lasów
2.4. Specyfika leśnych sieci drogowych
2.5. Dojazdy pożarowe i punkty czerpania wody w lasach
2.6. Oceny nośności dojazdów pożarowych 
2.7. Pojazdy ratowniczo-gaśnicze

3. CEL I ZAKRES BADAŃ

4. HIPOTEZY BADAWCZE

5.  METODY BADAŃ
5.1. Określenie konstrukcji nawierzchni i warunków gruntowo-wodnych
5.2. Weryfikacja parametrów leśnych dojazdów pożarowych
5.3. Możliwości zwiększenia nośności nawierzchni dróg leśnych pełniących funkcję dojazdów pożarowych
5.4. Możliwości usprawnienia kontroli budowy i odbiorów leśnych dojazdów pożarowych 

6. WYNIKI BADAŃ
6.1. Badania ankietowe konstrukcji nawierzchni i warunków gruntowo-wodnych
6.2. Parametry leśnych dojazdów pożarowych 
6.3. Możliwości zwiększenia nośności nawierzchni dróg leśnych pełniących funkcję dojazdów pożarowych
6.4. Możliwości usprawnienia kontroli i odbiorów leśnych dojazdów pożarowych

7. DYSKUSJA 
7.1. Parametry leśnych dojazdów pożarowych
7.2. Możliwości zwiększania nośności dojazdów pożarowych
7.3. Możliwości usprawnienia kontroli i odbiorów leśnych dojazdów pożarowych

8. WNIOSKI

9. ZAŁĄCZNIK

10. LITERATURA

The obligation to establish fire roads in forest areas has been introduced almost 20 years ago. This publication presents an assessment of currently binding legal regulations and professional guidelines concerning forest fire roads in view of requirements imposed by currently used fire engines and pumper trticks as well as used forest fire tactics and technologies. The dominance of dirt pavements of low bearing capacity in the forest road network structure, comprising mamly fire roads, has been an incentive to identify relatively cheap, simple and environmentally friendly technologies to increase the load bearing capacity of fire roads, as well as present fast and at the same time reliable methods of verify brief foredesign data. This may facilitate rationalisation of efforts to modernise fire road networks – a significant component of the fire protection system in forest areas in Poland.
Tests of geometrie parameters for fire roads were conducted on site, typically when accom­panying firefighter practice operations in forest fire fighting. Moreover, a series of computer simulations were performed using ArcGIS® and QGIS® software as well as the Vehicle Track­ing application of the AutoCAD® software. Load bearing capacity of various pavement types was measured using static plate testers and a light weight deflectometer on existing sections of fire roads, as well as specially established experimental road sections. Testing results were analysed statistically using Statistica® and CurveExpert Professional® software and the Analysis ToolPak application of Microsoft® Excel. Analyses included e.g. tests of normal distribution of variables, significance of differences between the distinguished sets (one-way analysis ofvari­ ance) as well as the analysis of correlation and regression of variables together with the graphic presentation of testing results.
Verification of currently binding legal regulations and professional guidelines concerning fire roads showed thai they do not fully meet the requirements of presently used fire engines and pumpers or applied forest fire fighting tactics and technologies. Problems were found e.g. when testing the load bearing capacity of fire road pavements. It is not always sufficient, par­ ticularly in the case of dirt pavements or structures constructed on road subgrades of low bearing capacity. Defective execution of road construction works reported for some of the analysed fire road sections confirms the necessity to monitor all stages of the investment ex­ ecution by the inwestor.
It is advisable to extend current legal regulations to include such geometrie parameters of fire roads as widening of the roadway horizontal curve, the size of tapers at passing places, the connection of an access road to the shunting yard or maximum slope of the grade line for dirt pavements. An essential element in the amendment of the requirements should also include specific rules for ensure serviceability of fire roads not allocated to upgrading, specifying re­ quirements concerning e.g. road clearance gauge, pavement levelling and load bearing capac­ity or longitudinal slope of fire roads with graded dirt pavements.
Tested variants for reinforcement of pavement structure performed using geotextile had comparable load bearing capacities, at the same time showing markedly better parameters in relation to the traditional technology using debris. The use ofbiaxial geogrid in the pavement structure significantly increased values of tested load bearing capacity parameters only when il was spread directly on the existing subgrade. Similarly as in the case of geotextile, rein­ forcement of a subgrade with a poor load bearing capacity using a geogrid provides markedly improved load bearing capacity parameters when compared to the traditional method using debris.
Practical applicability of a light falling weight deflectometer to assess load bearing capacity parameters in various pavement types of fire roads in forests is limited due to the considerable variability of testing results compared to the results provided by static plate tests. Reliable data, need to be obtained using this device before correlation dependencies with static plate tests may be provided for a specific road section. Nevertheless a light falling weight deflectometer will prove useful in diagnostic tests. By providing an opportunity to take numerous measure­ ments within a relatively short time it may indic te the weakest points of the structure, in which static plate tests may be conducted when necessary.
When compared to the variant with a 15 kg drop weight a Zorn ZFG 3000 light falling weight deflectometer with a load plate of 300 mm in diameter coupled with a 10 kg drop weight loading device is a better solution to measure load bearing capacity of paved unim­ proved pavements of forest fire roads. The variant with a 10 kg landing device is not only easier to operate (being lighter), but also provides a more reliable estimation of strain moduli after the first and second loading cycle.
Effectiveness of firefighting operations, facilitating suppression of slow fires, requires not only trained firefighters equipped with advanced equipment, but also efficient operation of fire danger forecasting systems and early detection of fires, as well as available firefighter forces and equipment reaching the fire sile reliably and within a very short time.
The State Forests have to continue their efforts and modernise their road network. The basic problem is connected with the fact that technical requirements imposed on the road infrastructure need to be combined with the greatest possible limitation of the negative envi­ronmental impact of transport routes and thus they need to satisfy the expectations of conservationists and the general public. Results of further research on the subject may prove useful in this respect.