Fot. 1 Ι Skrzynkowe przejście pod nasypem mgr inż.
Piotr Rychlewski Instytut Badawczy Dróg i Mostów
107
wrzesień 2014 [120]
vademecum geoinż ynierii
Rys. 1 Ι Koncepcja wzmocnienia podłoża
od oczekiwanego. Poniżej pokazano przykład takiego obiek-tu. Opis nie zawiera zbyt wielu szczegółów, ale nie cho-dzi w nim o przedstawienie konkretnego obiektu, a raczej o pokazanie pewnej filozofii działania.
Ze względu na budowę trasy w dolinie rzecznej powstała konieczność wzmocnienia podłoża pod nasypem. Podłoże w warstwach przypowierzchniowych składało się z namu-łów organicznych o miąższości kilku metrów podścielonych piaskami. W celu wzmocnienia podłoża zdecydowano się na wykonanie kolumn podatnych. W rejonie wzmocnienia prze-widywane było wykonanie przejścia dla pieszych w formie zatopionej w nasypie skrzyni żelbetowej. Widok typowego przejścia skrzynkowego w nasypie pokazano na fot. 1.
Na rys. 1 z kolei pokazano schemat konstrukcji z wykona-nym wzmocnieniem podłoża.
Widać na nim, że podłoże składa się ze słabej warstwy, któ-ra została wzmocniona kolumnami podatnymi. Wykonano próbne obciążenie kolumny i wiele sondowań. W projekcie wykazano wystarczającą nośność podłoża wzmocnionego kolumnami, a cały wysiłek projektanta skierowany został na ograniczenie osiadań nasypu do 10 cm. Wynika to z wy-magań normy PN-S-02205 oraz rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne. Dokumenty te ograniczają osiadania powierzchni nasypu do 10 cm od wykonania podbudowy przez cały okres eksploatacji nasypu. Projekt wzmocnienia przewidywał zre-dukowanie osiadań do 10 cm w stosunku do kilkudziesięciu centymetrów dla podłoża niewzmocnionego.
Równolegle trwały prace przy wykonywaniu przepustu.
Obiekt został posadowiony na palach prefabrykowanych.
Pale zostały wybrane ze względu na swoje zalety, m.in.
szybkość wykonania, dużą pewność co do uzyskania noś-ności, sprawność firmy wykonawczej itp. Bez kłopotu za-akceptowano osiadania wybranych pali, jako niegroźne dla konstrukcji przepustu, oraz zapewniono bezpieczną rezer-wę nośności dla występującego obciążenia. Próbne obciąże-nie potwierdziło te założenia, poobciąże-nieważ osiadania pala przy obciążeniu obliczeniowym wyniosło tylko kilka milimetrów.
REKLAMA
vademecum geoinż ynierii
Fot. 2 Ι Bariera od strony jezdni
Fot. 3 Ι Bariera od strony ekranów akustycznych Rys. 2 Ι Schemat obciążeń przepustu
Widać, że oba zespoły wywiązały się ze swoich zadań bez zarzutu. Powsta-je tylko pytanie, czy przepust musiał mieć fundament palowy. Gdyby po-sadowić go bezpośrednio na wzmoc-nionym podłożu, tak jak sąsiadujący nasyp, powstałby problem różnicy osiadań. Ze względu na to, że prze-pust składa się głównie z powietrza otoczonego koszulką żelbetową, daje on około trzech razy mniejsze naci-ski na podłoże niż sąsiadujący nasyp.
Schemat tych obciążeń pokazano na rys. 2. Bardzo upraszczając, można powiedzieć, że osiadania przepustu byłyby trzy razy mniejsze niż są-siedniego nasypu. Należałoby podjąć środki zaradcze, np. mniej wzmocnić podłoże pod przepustem, starając się wyrównać osiadania obydwu części.
W tym przypadku ujawnił się jednak pewien stereotyp mówiący o tym, że obiekty inżynierskie posadawia się na palach. „Na nieszczęście” wybrano bardzo dobre pale o małych osiada-niach i sprawnego wykonawcę. Jest to słuszne podejście w przypadkach, kie-dy zależy nam na ograniczaniu osiadań:
gdy konstrukcja wrażliwa jest na osia-dania, gdy znaczne osiadania mogą za-kłócić spływ wody, gdy konieczne jest zachowanie precyzyjnej niwelety itp.
Wydaje się, że w tym przypadku żadna z tych okoliczności nie miała miejsca.
Konstrukcja skrzynkowa wytrzymałaby osiadania porównywalne do osiadań nasypu, a ruch pieszy wyprowadzany jest z przejścia z dużym spadkiem, więc jego zmniejszenie, a nawet póź-niejsze przełożenie kostki brukowej jest dużo łatwiejsze niż naprawy jezdni na nasypie. Naprawy te są z natury rzeczy mało efektywne, trudno sobie bowiem wyobrazić obniżenie przepu-stu, a podniesienie nawierzchni na na-sypie jest bardzo kosztowne.
Zastosowanie pali pogłębiło znacz-nie problem różnicy osiadań, gdyż z trzykrotnej różnica stała się
109
wrzesień 2014 [120]
vademecum geoinż ynierii
Fot. 4 Ι Obiekt mostowy wykonany w całości przed wykonaniem nasypów
REKLAMA
kilkudziesięciokrotna. Efekt tych dzia-łań był trudny do zaakceptowania dla kierowców. Obecnie na połączeniu nasypu z przepustem wyprofilowano nawierzchnie ze spadkiem akceptowal-nym dla użytkowników drogi. Różnice osiadań są jednak ciągle widoczne na barierach energochłonnych, które pier-wotnie wykonane były „pod sznurek”, a obecnie można zaobserwować ich krzywoliniowość. Na fot. 2 i 3 pokazano bariery od strony pobocza i jezdni.
Na fot. 3 widać również poziome prze-mieszczenia korpusu nasypu, które ujawniły się po wykonaniu barier ener-gochłonnych. Przemieszczenia poziome są kolejnym zagadnieniem, jakie należy brać pod uwagę w inter-akcji obiekt – most. Często spotyka się sytuację, że obiekty mostowe są całkowicie wy-budowane przed wykonaniem nasypów za przyczółkami. Wykonanie nasypów
w wyniku parcia powoduje przemieszcze-nia poziome przyczółków. Nie pozostaje to bez wpływu na ustawione i wyregu-lowane przed zanikiem przemieszczeń poziomych łożyska i dylatacje. Ponadto przemieszczenia poziome potęgują wy-stępujące w podłożu warstwy słabego gruntu, które dodatkowo wywierają parcie na pale fundamentowe.
Z przedstawionych przykładów wyni-ka, że w złożonych zadaniach reali-zowanych przez wiele zespołów ko-nieczna jest ich dobra koordynacja. W przypadku stosowania dla sąsiednich
obiektów różnych: metod oblicze-niowych, obciążeń, kluczowych sta-nów granicznych (nośności, osiadań) konieczne jest znalezienie jakiegoś wspólnego mianownika umożliwiają-cego porównanie efektów i łącznej wspólnej pracy wszystkich konstruk-cji składowych.
Standardowe rozwiązania i stereo-typowe podejście do problemu może nie być skuteczne w każdych warun-kach. Widać, że czasami aktualne jest przysłowie: lepsze jest wrogiem dobrego.