sąsiadu-jących ze sobą jest niezwykle ważna. Niepożądane mogą być zarówno zbyt duże, jak i zbyt małe przemieszczenia.
mgr inż. Piotr Rychlewski Instytut Badawczy Dróg i Mostów
w przypadku dróg. To ostatnie zagad-nienie nabiera bardzo dużego zna-czenia w miejscu wykonania obiektów mostowych lub w miejscach podłoża gruntowego o niewielkiej nośności i dużej podatności. Podczas budowy mostów i wiaduktów zagadnienie to jest zwykle rozwiązywane dwuto-rowo przez specjalistów z branży mostowej oraz drogowej. Podział na te dwie specjalności jest wymuszo-ny również przez Prawo budowlane,
gdyż inne uprawnienia potrzebne są do projektowania i wykonywania dróg, a inne do mostów i wiaduktów.
W konsekwencji inny zespół projekto-wy zajmuje się projektowaniem na-sypu, a inny obiektu inżynierskiego.
Przykład takiego postępowania jest przedstawiony na fot. 1. Konstruk-cja obiektu inżynierskiego wykonana jest już w całości, a przyległy nasyp będzie wybudowany później.
Należy zwrócić uwagę, że zwykle na tym etapie robót już zamontowa-na dylatacja wyregulowazamontowa-na zgodnie z temperaturą montażu i zapewnia-jąca odkształcenia przęsła pod wpły-wem sezonowych zmian temperatury.
Każdy z etapów budowy jest realizo-wany w różnym czasie, przez różne zespoły, a często w ogóle przez różne firmy (podwykonawców).
Podczas budowy drogi ekspresowej wykonano nad niewielką rzeczką most (fot. 2). W podłożu, przy powierzchni, nad gruntami nośnymi występowa-ła dwumetrowa warstwa namułów.
Z tego powodu obiekt posadowiono na palach.
Po oddaniu obiektu do eksploatacji zaobserwowano delikatne zaklęśnię-cia w nawierzchni za przyczółkiem oraz niewłaściwą pracę dylatacji.
Fot. 1 Ι Obiekt mostowy wykonany w całości przed wykonaniem nasypów
Dokładne oględziny konstrukcji wy-kazały, że w obiekcie konstrukcja przęsła stała się rozporą między przyczółkami w wyniku zaciśnięcia dylatacji. Z powodu przesunięcia blach ścięciu uległy również śruby mocujące elementy łożyska do przę-sła. Przyczyną były odkształcenia konstrukcji oraz przemieszczenia przyczółków przekraczające zakres pracy dylatacji. Analiza dokumen-tacji powykonawczej wykazała, że obiekt budowany był w sposób analo-giczny do pierwszego przykładu (fot.
1). W pierwszej kolejności wykonano przyczółki na palach i konstrukcję przęsła. W tym czasie prace przy wykonywaniu sąsiedniego nasypu były mało zaawansowane. Wybu-dowanie nasypu przylegającego do przyczółka generuje w takim przy-padku powstanie dwojakich obciążeń i w konsekwencji przemieszczeń:
■ po pierwsze istotnie się zwiększa parcie poziome na ścianę przyczółka;
■ po drugie ciężar zbudowanego nasy-pu obciąża warstwę słabego gruntu (w tym przypadku namułu), który chce się wycisnąć spod nasypu.
Najbliżej i najłatwiej jest to możli-we w kierunku rzeki, co powoduje dodatkowe parcie na pale umiejsco-wione w namule.
Suma tych obciążeń, przy prawidło-wo nawet zaprojektowanych palach, powoduje przemieszczenie poziome przyczółka, które zwiększa się wraz ze wzrostem jego wysokości. W pre-zentowanym obiekcie oszacowano te przemieszczenia na kilkanaście mi-limetrów. Nie jest to sama w sobie wartość szokująca i koresponduje z wyczuciem inżynierskim oraz zasa-dą, że każdemu obciążeniu towarzy-szą odkształcenia. Jednak w przy-padku niewielkich obiektów i taka wartość przemieszczeń może już stwarzać problemy. Przemieszczenia te sumują się z obydwu przyczółków i muszą być uwzględnione w prze-mieszczeniach dylatacji. Ze względu na małą długość przęsła dylatacja ma mały zakres przesuwu. Jeśli nie przewidziano, że dylatacja zostanie zamontowana przed ujawnieniem się wszystkich przemieszczeń po-ziomych przyczółka, a dodatkowo się ujawnią jakieś niedoskonałości wykonawstwa lub nieco odmienne warunki gruntowe, to dylatacja nie będzie pracowała prawidłowo i może dojść do jej całkowitego zaciśnięcia.
Wbrew pozorom nie są to sytuacje takie rzadkie, dotyczą szczególnie obiektów małych i jeśli nie dojdzie do odłamania skrzydełek lub ścianki
Fot. 2 Ι Most posadowiony na palach
REKLAMA
technologie
zaplecznej, funkcjonują bez dodatko-wej ingerencji.
Przy przebudowie istniejących dróg, gdzie istnieje konieczność utrzymania ruchu, obiekty mosto-we buduje się metodą połówkową.
Po wybudowaniu połowy konstrukcji przenosi się na nią ruch pojazdów i w sąsiedztwie wykonuje funda-menty i podpory brakującej części.
Proces ten może być rozciągnię-ty w czasie, kiedy budujemy obiekt mostowy jednej nitki drogi, a po kil-ku latach uzupełniamy drugą nitkę, budując podpory obok istniejących.
Przykład takiego obiektu pokazano na fot. 3. Ze względu na warun-ki gruntowe zapewniające nośność i akceptowalne dla konstrukcji osia-dania zaprojektowano bezpośred-nie posadowiebezpośred-nie podpór wiaduktu.
Co prawda, występujące w podłożu piaski nie były zbyt dobrze zagęsz-czone, ale wykorzystana do budowy
przyczółków konstrukcja była nie-wrażliwa na pojawiające się w cza-sie budowy odkształcenia. W czacza-sie eksploatacji obiektu nie zaobser-wowano niczego niepokojącego aż do momentu budowy obok podpór drugiej nitki drogi. Na fot. 3 widocz-ne są przemieszczenia poprzeczwidocz-ne podpory w stronę budowanego obok przyczółka oraz przemieszczenia wzdłuż osi drogi w kierunku przę-sła widoczne np. na taśmie barie-roporęczy. Osiadania podpory były większe od strony nowo budowane-go obiektu, co ze względu na dużą wysokość powodowało przechylanie się podpory. Po wykonaniu obiektu sąsiedniego przemieszczenia usta-ły. Analiza dokumentacji wykonaw-czej wykazała, że jedną z przyczyn takiego zachowania było dogęsz-czenie piasków w podłożu spowodo-wane użyciem technik wibracyjnych do pogrążania i wyciągania ścianek stalowych w nowo budowanym fun-damencie. Ponadto wykonanie wyko-pu w sąsiedztwie wysokiej podpory posadowionej bezpośrednio powodu-je powstanie przemieszczeń ścianki stalowej w stronę wykopu oraz na-turalnie odciąża grunt, co powoduje dodatkowe osiadania istniejącego obiektu.
Jeśli w podłożu będzie wysoki poziom wody gruntowej, zmuszający do pro-wadzenia pompowania z wykopu, to realizacja będzie jeszcze bardziej pro-blematyczna, jak w obiekcie pokaza-nym na fot. 4.
Wiadukt w ciągu drogi ekspreso-wej był budowany w dwóch etapach.
Po wykonaniu jednej nitki wykonano
„w styk” drugą połówkę. Przy przebu-dowie istniejącego wcześniej obiektu posadowionego na palach wybudowa-no wybudowa-nowy obiekt posadowiony bezpo-średnio. Spowodowało to znaczące Fot. 3 Ι Przykład przemieszczenia podpory
wiaduktu prostopadle do osi drogi
Fot. 4 Ι Obiekt wykonywany metodą połówkową w trudnych warunkach
zwiększenie obciążeń na podporę, ale dało się uzasadnić obliczeniowo na podstawie nowego rozpoznania pod-łoża. Niefortunnie rozpoznanie było wykonywane pod istniejącym obiek-tem, wobec czego dla jednej podpory wykonano dwa odwierty na zewnątrz obiektu i jedno sondowanie w środ-ku. W sondowaniu nie da się określić bezpośrednio rodzaju gruntu, a inter-pretacja opiera się na oporach pogrą-żania sondy. Jak się później okazało, było to miejsce największych prze-mieszczeń.
Po wykonaniu całego obiektu okazało się, że część wykonywana jako pierw-sza miała zaciśniętą dylatację (fot. 5).
W czasie budowania drugiej nitki wy-konana już konstrukcja podpory do-znała przemieszczeń większych niż zakres przemieszczeń dylatacji. Wy-nikało to z faktu, że prowadzony obok wykop niekorzystnie oddziaływał na
wykonany już fundament. Ze wzglę-du na konieczność odpompowywania wody z wykopu potęgowały się nie-korzystne oddziaływania opisane dla obiektów wcześniej przedstawionych.
Dodatkowo warunki gruntowe okaza-ły się trochę gorsze, niż zakładano w projekcie ze względu na przebiega-jącą w pobliżu rzekę. W czasie budowy drugiej nitki obserwowano istotne od-kształcenia ścianek stalowych zabez-pieczających wykop. W związku z tym generalnie wydaje się, że uzasadnione jest zastosowanie fundamentów pa-lowych w przypadku połówkowej budo-wy obiektów i niepewnych warunków gruntowych.
Realizacja obiektów inżynierskich połaczonych z nasypami na słabym podłożu może powodować również pewne komplikacje. Na fot. 6 po-kazano niewielki przepust,
które-go jednak nie dotyczyły opisywane problemy.
Wbudowywane w nasyp tego rodza-ju i większe konstrukcje są w trud-nych warunkach zwykle posadawiane na palach. Jednak trzeba pamiętać, że w przypadku przepustów wbu-dowanych w nasyp zmniejszają one naciski na podłoże ze względu na fakt, że składają się głównie z po-wietrza. Posadowienie przepustu na fundamencie pośrednim sprawia, że jego osiadania są bardzo małe. Na-tomiast dopuszczalne osiadania są-siadującego nasypu drogowego mogą sięgać kilkudziesięciu milimetrów.
Jeśli strefa przejściowa nie jest właściwie rozwiązana lub nie zadba-my o wyrównanie osiadań, powstaną nieakceptowalne przez użytkownika drogi zakłócenia ciągłości niwelety.
Problem jest jeszcze poważniejszy w przypadku linii kolejowych.
www.frankipolska.pl
FRANKI POLSKA Sp. z o.o.
31-358 Kraków, ul. Jasnogórska 44 T 12 622 75 60, F 12 622 75 70, E info@frankipolska.pl