Stateczność nasypów komunikacyjnych posadowionych w złożonych warunkach gruntowych

Transkrypt

1 Stateczość asypów komukacyjych posadowoych w złożoych warukach grutowych Adrzej Batog, Elżbeta Stlger-Szydło Dr ż. Adrzej Batog Poltechka Wrocławska, Katedra Geotechk, Hydrotechk, Budowctwa Podzemego Wodego Adrzej.Batog@pwr.edu.pl Prof. dr hab. ż. Elżbeta Stlger- -Szydło Poltechka Wrocławska, Katedra Geotechk, Hydrotechk, Budowctwa Podzemego Wodego elzbeta.stlger-szydlo@pwr.edu.pl Posadowea obektów frastruktury trasportu lądowego staową stoty problem, w zwązku z realzowaym w kraju budowam oraz moderzacjam sec dróg autostrad. Budowle zeme są eodłączym ch elemetem. Podejmowae są a szeroką skalę badaa ośośc, trwałośc wrażlwośc kostrukcj jezd drogowych. Nezwykle często występują jedak problemy zszczeń kostrukcj awerzch spowodowaych awaram asypów drogowych. Ma a to wpływ wele czyków: złożoe skomplkowae waruk geologczo-żyerske podłoża, eodpowed dobór materału korpusu asypu, eprawdłowe wykoawstwo zabezpeczee korpusu, brak motorgu, powodze, wpływy czyków atmosferyczych. Isteje potrzeba prawdłowego rozpozaa podłoża grutowego, projektowaa wykoaa asypów z zastosowaem odpowedch sposobów wzmocea podłoża zabezpeczea samej budowl zemej. Malejące zapasy aturalych grutów do budowy asypów stwarzają koeczość korzystaa z grutów atropogeczych co sprawa, że steje potrzeba dywdualego potraktowaa takch budowl w zakrese projektowaa kotrol jakośc, poeważ e ma w tym zakrese stosowych zapsów ormowych. W pracy zasygalzowao ektóre z ważych współczesych problemów żyer trasportowej występujących a owo budowaych oraz moderzowaych obektach drogowych. Przeprowadzoo dyskusję a temat sposobów dokoywaa oce stateczośc skarp asypów drogowych, otrzymywaych zapasów stateczośc oraz terpretacj uzyskaych wyków w kokretych przypadkach posadoweń asypów komukacyjych w aspekce procedur wprowadzoych przez Eurokod 7. Oceoo możlwośc stosowaa grutów atropogeczych do budowy asypów komukacyjych. Przedstawoe spostrzeżea są wykem aalz oce stateczośc skarp asypów drogowych, przeprowadzoych a welu obektach komukacyjych, charakteryzujących sę dużą zmeoścą waruków posadowea. Zapasy stateczośc skarp asypów Dążąc do optymalego projektowaa oraz przewdywaa zachowaa sę skarp zboczy wykorzystuje sę wele propozycj metod oblczeowych ch ocey stateczośc. W grupe teoretyczych metod wymarowaa zboczy opartych a teor plastyczośc domują metody graczego stau aprężea oraz żyerske metody rówowag graczej. Teora staów graczych w ujęcu statyczym umożlwa określee zwązków mędzy kształtem skarpy, graczym obcążeem azomu staem aprężea w całym masywe. Metoda kematycza polega a poszukwau dozwoloych pól prędkośc odkształcea, odpowadających różym mechazmom płyęca [9]. Metody rówowag graczej zalczae są do fudametalych metod aalzy stateczośc skarp zboczy, stosowaych w praktyce żyerskej. Zakłada sę w ch występowae stau graczego a pewych powerzchach zlokalzowaego poślzgu. Przyjmując pewe mechazm odkształcea lub zszczea wzdłuż powerzch poślzgu, aalzuje sę układ sł zwązay z tym mechazmem. Współczesy rozwój metod umeryczych (metody różc skończoych MRS, elemetów brzegowych MEB, a przede wszystkm metody elemetów skończoych MES) oraz model kostytutywych grutu, stawa aalzy oblczeowe a czele arzędz badawczych, stosowaych do rozwązywaa welu zagadeń brzegowych geotechk, w tym stateczośc skarp zboczy. Pommo welu badań brak jest przepsów ormowych wytyczych dotyczących projektowaa budowl zemych posadowoych w złożoych skomplkowaych warukach geologczo-żyerskch. Duża lczba trudych do ustalea ewadomych sprawa, że brakuje pewośc zachowaa stateczośc asypów drogowych. We wcześejszej pracy [3] Autorzy przedstawl szczegółową dyskusję a temat stosowaych do edawa w praktyce żyerskej zasad sprawdzaa stateczośc drogowych budowl zemych, wymeając m..: - przyjmowae zachodzea określoego prawdopodobeństwa wystąpea osuwska, jako: bardzo mało prawdopodobego (F > 1,5), mało prawdopodobego (1,3 < F < 1,5), prawdopodobego (1,0 < F < 1,3) oraz bardzo prawdopodobego (F < 1,0) [12], [18]; - postaowea polskej ormy PN/B :1983 [13], zawerające jedye zalecea odoszące sę do sprawdzea stateczośc ogólej ścay oporowej lub uskoku azomu (potecjalego osuwska) przy uwzględaych wartoścach charakterystyczych obcążeń parametrów geotechczych wartośc współczyka korekcyjego m (będącego odwrotoścą współczyka bezpeczeństwa F) wyoszą: m = 0,90 0,85; F =1,11 1,18 zależe od obcążea azomu uskoku sąsedztwa zabudowy; - postaowea Rozporządzeń Mstra Trasportu Gospodark Morskej [19], [20], wymagające zachowaa współczyka stateczośc F e mejszego ż 1,5 (z przyjęcem oblczeowych wartośc obcążeń - oraz parametrów geotechczych); oraz postaowea Eurokodu 7 w zakrese stosowaa metody pasków. Projektowae zgode z Eurokodem 7 wymaga wykazaa, że oblczeowe skutk oddzaływań E d są e wększe ż odpowadający m oblczeowy opór R d : Rd Rd E d lub 1 E d (1) Aalza stateczośc prowadząca do wyzaczea mmalej wartośc wskaźka stateczośc F m powa uwzględać wartośc oblczeowe parametrów geotechczych, oddzaływań oporów, uzyskwaych poprzez zastosowae współczyków częścowych. W powszeche stosowaych, żyerskch metodach aalzy stateczośc (tzw. metodach pasków ) momet obracający ależy traktować jako skutek oddzaływań M ed, a odpowadający mu momet utrzymujący jako opór wobec tych oddzaływań M Rd. Wskaźk stateczośc w ujęcu Eurokodu 7 defuje zależość: M F M Rd Ed 1 W d, 1 R Q ed, d, 1 s (2) p rzegląd komukacyjy 25

2 gdze: O R ed, oblczeowy opór grutu a ścae wzdłuż podstawy -tego bloku (paska), kąt achylea podstawy -tego bloku do pozomu, W d, oblczeowy cężar -tego bloku, Q d, obcążee zewętrze przyłożoe do - -tego bloku. Przy takm podejścu mmaly wskaźk stateczośc powe być e mejszy od jedośc. Waruek (1) mplkuje dametrale odmee (od tradycyje stosowaego) podejśce do ocey stateczośc, w którym oblczea wykoywao z uwzględeem charakterystyczych wartośc oddzaływań reakcj grutu, a wymagay zapas stateczośc osągao poprzez przyjmowae odpowedo wysokej wartośc dopuszczalej F dop. Zapsy Eurokodu 7 pośredo wprowadzają waruek, że e jest dopuszczale w oblczeach stateczośc przyjmowae braku sł pozomych mędzy blokam. Wyklucza to stosowae do aalzy stateczośc skarp popularej metody Felleusa, jak róweż wersj metody Jabu, w której rozpatruje sę tylko poowe reakcje mędzy blokam [8]. Z uwag a to ograczee, do przeprowadzaa aalz żyerskch stateczośc skarp drogowych adaje sę populara metoda Bshopa (uproszczoa) [6], która speła waruek rówowag mometów sł oraz rzutów sł pozomych (rys. 1). W metodze tej, wskaźk stateczośc po wprowadzeu stosowych współczyków częścowych opsuje uogóloy wzór (3): gdze: c k, wartość charakterystycza spójośc grutu zalegającego w podstawe -tego bloku, k, wartość charakterystycza kąta tarca wewętrzego grutu zalegającego w podstawe -tego bloku, b szerokość -tego bloku, kąt achylea podstawy -tego bloku do pozomu, W k, charakterystycza wartość cężaru -tego bloku, G k, charakterystycza wartość obcążea stałego dzałającego a -ty blok, Q k, charakterystycza wartość obcążea zmeego dzałającego a -ty blok. F 1 R; e ck, b GWk c 1 k, 1 ta F GWk, GGk, QQk, 1, G G 1 2 X X +1 k, ta Q Q k, u k, cos s b ta k, T W b N u G Q 1. Schemat metody Bshopa (uproszczoej) (3) R Tab. 1. Wartośc współczyków częścowych zalecaych do stosowaa w aalze stateczośc skarp Do chwl wprowadzea w 2011 roku Załączka Krajowego [17], rekomedującego stosowae podejśca oblczeowego 3 w przypadku ocey stateczośc ogólej skarp, Eurokod 7 e podawał kryterów doboru podejść oblczeowych. Do aalzy stateczośc moża było zatem zastosować jedo z trzech (a faktycze czterech) podejść oblczeowych, różących sę sposobem przyjmowaa wartośc poszczególych współczyków częścowych (tabela 1): W podejścu oblczeowym 1 kombacja 1 (DA1-1) zwększao wartośc sł destablzujących oraz obcążeń zewętrzych, możąc je przez stosowe wartośc częścowych współczyków G Q, atomast wartośc sł oraz oddzaływań utrzymujących e były modyfkowae, podobe jak wartośc charakterystycze parametrów wytrzymałośc grutów e były róweż redukowae. - podejścu 1 kombacja 2 (DA1-2) zwększao wartośc obcążeń zewętrzych oraz zmejszao wartośc parametrów wytrzymałośc, redukując je przy zastosowau współczyków częścowych ta c. - w podejścu 2 (DA2), podobe jak w podejścu 1 kombacj 1, stosowae były odmee parametry częścowe do oddzaływań oraz sł utrzymujących destablzujących, ale e zmejszao charakterystyczych wartośc parametrów wytrzymałośc. Redukcj podlegały opory ścaa a powerzch poślzgu (dzeloo je przez współczyk R;e ). - podejśce 3 (DA3) jest bardzo podobe do podejśca 1 kombacj 2. Jedyą różcą jest traktowae wszystkch oddzaływań a podłoże jako oddzaływaa geotechcze, co sprowadza sę do przyjmowaa charakterystyczych wartośc stałych obcążeń zewętrzych, stosując G = 1,0. Obcążea zmee zewętrze ależy przemożyć przez współczyk Q = 1,3. Autorzy w publkacjach [4], [5] wskazywal a kosekwecje wyboru poszczególych podejść oblczeowych, które zacząco wpływały a wartość współczyka stateczośc, a w kosekwecj a oceę bezpeczeństwa eksploatacj asypu drogowego. Załączk Krajowy [17] zalecając stosowae podejśca 3 zacząco ułatwł wykoywae aalz stateczośc ogólej skarp, w szczególośc osobom z mejszym dośwadczeem. Wszystke oddzaływaa a podłoże są traktowae jako oddzaływaa geotechcze, co sprowadza sę do stosowaa charakterystyczych wartośc stałych obcążeń zewętrzych poprzez przyjęce G = 1,0. Z kole obcążea zmee zewętrze dzałające a bryłę osuwskową ależy przemożyć przez współczyk Q = 1,3 oraz zmejszyć wartośc parametrów wytrzymałośc grutów a ścae, redukując je za pomocą stosowych wartośc współczyków częścowych ta c. Jak wskazują przedstawoe w dalszej częśc pracy wyk przeprowadzoych oce stateczośc wybór podejśca 3 w welu przypad- Współczyk częścowe A M Podejśca oblczeowe kombacja 1 kombacja 2 G 1,35 1,0 1,35 1,0* Gfa 1,0 1,0 1,0 1,0 Q 1,5 1,3 1,5 1,3* ta' 1,0 1,25 1,0 1,25 c' 1,0 1,25 1,0 1,25 1,0 1,0 1,0 1,0 R R;e 1,0 1,0 1,1 1,0 */ oddzaływaa te traktuje sę jako oddzaływaa geotechcze H 26 p rzegląd komukacyjy

3 kach oblczeowych może być dyskusyje, w szczególośc w warukach słabego rozpozaa waruków podłoża grutowego. Jedym z argumetów za wprowadzeem tego podejśca była łatwość zastosowaa do oblczeń umeryczych, w szczególośc w metodze elemetów skończoych z uwag a brak koeczośc stosowaa różych współczyków częścowych dla oddzaływań utrzymujących destablzujących, co występuje w podejścu 1 kombacja 1 oraz w podejścu 2. Dyskusja oce stateczośc skarp asypów komukacyjych (według Eurokodu 7) 2. Droga Ekspresowa S-8 Wrocław-Syców, przekrój w km Wyk oblczeń stateczośc w podejścu tradycyjym zgode z Rozporządzeem MTGM [20] 3. Wyk ocey stateczośc podejśca oblczeowego 3 przy poszczególych typach podłoża (1 gruty sposte twardoplastycze, 1a gruty sposte plastycze rzadzej twardoplastycze, 2 gruty esposte, 3 eośe gruty orgacze) 4. Porówae wyków oblczeń stateczośc w przekrojach asypu projektowaego a podłożu z grutów spostych w stae plastyczym dla poszczególych podejść oblczeowych Eurokodu 7 oraz przy podejścu tradycyjym (CA Classcal Approach) Do dyskusj dotyczącej doboru sposobu przeprowadzaa ocey stateczośc skarp asypów drogowych oraz terpretacj uzyskaego zapasu stateczośc przeprowadzoych a podstawe zaleceń Eurokodu 7 wykorzystao wyk oblczeń przeprowadzoe w klkudzesęcu przekrojach asypu moderzowaej (w latach 2009/2011) Drog Ekspresowej S-8 (a odcku Wrocław-Syców), charakteryzującego sę dużą zmeoścą waruków posadowea. Uzyskae ocey odesoo do wymagań dotyczących stateczośc skarp stawaych przez przepsy krajowe [19, 20]. Prace zaplaowae objęły m.. budowę owych asypów drogowych a odcku 22,5 km, o zmeej wysokośc do 8,6 m asypów (przy achyleu skarp 1:1,5). Waruk posadowea asypów okazały sę zmee, stopeń złożoośc waruków geotechczych zmea sę od prostego do skomplkowaego. W faze prac kocepcyjych ad projektem trasy drogowej rozważao wykoae asypów z grutu espostego w postac pasku średego lekko zagloego o ewelkej spójośc. Do aalz stateczośc wykorzystao autorsk program SMB, w którym zastosowao zmodyfkowaą metodę Bshopa. Jako wartość wymagaą (dopuszczalą) wskaźka stateczośc przyjęto F dop = Uwzględoo oblczeowe wartośc parametrów, co według Eurokodu 7 [15] powo zapewć odpowed zapas stateczośc. W celach porówawczych przeprowadzoo róweż aalzy odoszące sę do podejśca tradycyjego (CA), uwzględającego charakterystycze wartośc parametrów geotechczych. Wartość wymagaą wskaźka stateczośc przyjęto w tym przypadku zgode z obowązującym Rozporządzeem MTGM [20]. Na rysuku 2 pokazao wyk oblczeń stateczośc w km podejśca tradycyjego. W oblczeach stateczośc uwzględoo cztery podejśca oblczeowe Eurokodu 7. Na rys. 3 przedstawoo przykładowe wyk uzyskae w podejścu oblczeowym 3, przy każdym z typów podłoża grutowego. Wykres przedstawa zależość mmalej wartośc wskaźka stateczośc F m w daym przekroju oblczeowym od wysokośc asypu. p rzegląd komukacyjy 27

4 Wyk uzyskae we wszystkch podejścach w przekrojach, w których występuje dostatecze ośe podłoże ośe (typ podłoża 1, 1a 2) wykazują wyraźą zależość stateczośc asypu od jego wysokośc. Pukty obrazujące oblczoe wartośc F m układają sę w krzywą wykładczą, co wązać ależy główe ze spójoścą grutów asypu podłoża. Skarpy asypu o wysokośc powyżej 7,0 m e wykazują już wyraźego zmejszaa sę wartośc wskaźka stateczośc z dalszym wzrostem wysokośc asypu. Porówywale pod względem waruków grutowych asypy wysoke charakteryzują sę o około 20% mejszym zapasem stateczośc ż w przypadku asypów skch. Na rys. 4 podao przykład zestawea wyków przy podłożu grutowym ukształtowaym z grutów spostych w stae plastyczym. W poszczególych serach zameszczoo wyk uzyskae w aalzowaych podejścach oblczeowych oraz w podejścu tradycyjym. Porówywae wyków podejść oblczeowych Eurokodu 7 oraz tradycyjego może okazać sę mylące, z uwag a zróżcowae wymagaa odośe do zapasów stateczośc asypów. Podejśca oblczeowe Eurokodu 7 wymagają, aby wartość mmalego wskaźka stateczośc była wększa od jedośc, atomast wymagay zapas stateczośc podejśca tradycyjego wyka z przepsów krajowych (przy asypach drogowych o wysokośc powyżej 6,0 m wymagaa wartość wskaźka stateczośc wyos F m =1,50). W ych krajach europejskch wartość ta zawera sę w przedzale F dop =1,30-1,50. Z powyższego względu, w podejścu tradycyjym określoo dodatkowo wartość pomocczego wskaźka stateczośc, zwaego współczykem przeprojektowaa ODF (over-desg factor): Fm ODF (4) F dop Wartośc ODF > 1 ozaczają wyższy od wymagaego zapas stateczośc. Na wykrese rys. 3 serę wyków ODF podejśca tradycyjego ozaczoo symbolem CA/1,50. Porówae uzyskaych wyków wskazuje wyraźe, że w przypadku aalzy stateczośc skarp asypów drogowych poszczególe podejśca oblczeowe e były rówoważe, pomędzy skrajym wykam uzyskaym w podejścu oblczeowym 1 kombacja 1 (DA1 C1) podejścu 2 (DA2) maksymale różce wyoszą około 60% wartośc dla podejśca oblczeowego 2. Wskazae w Załączku Krajowym [17] podejśce oblczeowe 3 daje wyk meszczące sę w środku mędzy wartoścam skrajym podejśca DA1 C1 oraz DA2. Zatem dobór podejśca oblczeowego w kokretym zadau we być poprzedzoy dogłębą aalzą uwarukowań geotechczych, uwzględających m.. kategorę geotechczą zadaa, stopeń złożoośc waruków geotechczych stopeń rozpozaa podłoża grutowego. W przypadkach słabego stopa rozpozaa waruków podłoża, przy dużej zmeośc grutów występujących w aalzowaym masywe grutowym, bądź przy występowau asypów ekotrolowaych zastosowae podejśca oblczeowego 3 może e zapewć wymagaego zapasu stateczośc, w takm przypadku ależałoby dodatkowo sprawdzć spełee waruku stateczośc dla ajbezpeczejszego podejśca 2, w którym uzyskuje sę ajmejsze wartośc wskaźka stateczośc. Róweż sprawdzee stateczośc według podejśca oblczeowego 2 byłoby korzyste w przypadku ustalaa wartośc parametrów wytrzymałośc metodam pośredm (a przykład wyłącze a podstawe zależośc korelacyjych). Najwyższe wartośc wskaźków stateczośc daje podejśce DA1-1, w którym co bardzo stote, aalzę stateczośc przeprowadza sę z uwzględeem tylko charakterystyczych wartośc parametrów wytrzymałośc. To podejśce może być wyberae w przypadku, gdy wartośc parametrów wytrzymałośc grutów zostały wyzaczoe metodam laboratoryjym polowym, zapewającym wysok stopeń rozpozaa waruków geotechczych całego aalzowaego masywu grutowego. Wówczas aalza przeprowadzoa w oparcu tylko o podejśce 3 może prowadzć do przeprojektowaa skarpy asypu. Aalzując wyk oce stateczośc Eurokodu 7 pod kątem zgodośc z kryteram dotychczas stosowaym w praktyce żyerskej (F dop =1,50), podao a wykrese rys. 4 wartośc współczyka przeprojektowaa ODS, oblczoe w podejścu tradycyjym (ozaczoe symbolem CA/1.5). Mogą oe staowć odesee do wartośc wskaźków stateczośc określoych w poszczególych podejścach oblczeowych, w których wartość wymagaa wskaźka stateczośc wyos F dop =1,00. Z porówaa wyka spostrzeżee, że jedye podejśce oblczeowe 2 pozwala a uzyskae wartośc wskaźków stateczośc e wększych (czyl bezpeczejszych) od wartośc ODS, zatem tylko podejśce oblczeowe 2 speła wymagaa dotyczące stateczośc wysokch asypów drogowych w śwetle polskch przepsów. Stateczość asypów komukacyjych posadowoych a podłożu słaboośym Na wybór sposobu posadowea oraz techolog wykoawstwa asypów drogowych posadowoych a słabym podłożu grutowym, wpływa: - położee welety drog względem stejącego tereu, warukującej przyjęce odpowedej wysokośc asypu; - usytuowae stropu grutów słaboośych względem powerzch tereu oraz ch rodzaj, mąższość układ warstw w poprzeczym podłużym proflu asypu; - przezaczee asypu (kategora drog, klasa obcążea); - dostępość tereu budowy do wykorzystaa sprzętu budowlaego, czas koszty realzacj westycj. Powyższe czyk decydują o wyborze właścwej, w daym przypadku, techolog posadowea budowy asypów a grutach słaboośych. Rysuek 5 lustruje jede z przykładów spękaa awerzch, a skutek erówomerego osadaa asypu drogowego. Podczas moderzacj stejącej drog dokoao poszerzea podwyższea asypów. Lewy asyp poszerzoo o 3 m, zaś prawy o 1 1,5 m. Nasyp stejącej drog był ustablzoway ale zaweszoy w pozostawoej warstwe torfu w podłożu. Zalegające torfy ależały do torfów zwartych (w < 500 %). Woda grutowa występowała w podstawe asypu a głębokośc 0,2 1,3 m p.p.t., podlegając wahaom, średo o 0,5 m. Poszerzee asypu operało sę a starym asype drogowym, a jego koroa w skrajym przypadku sęgała około 0,5 m powyżej koroy starego asypu. Ze względów oszczędoścowych e wzmocoo podłoża pod asypem. Stary asyp zwązao z owym za pomocą półek oraz systemu geosytetyków. Na rys. 6 pokazao wykres osadaa asypu po 43 mesącach eksploatacj drog. Progozowae końcowe osadae asypu wyosło 41 cm, zaś aalza wyków pomarów wykazała maksymale osadae asypu, a przestrze około 43 mesęcy, wyoszące ~ 25 cm. Najwększe wartośc osadaa zaobserwowao w os oraz a lewej krawędz jezd, a zacze mejsze a prawej krawędz. Ozacza to możlwość dalszego osadaa asypu jeszcze w przecągu około czterech lat. Po okrese stablzacj asypu zostae zaprojektoway docelowy remot awerzch, 5. Pękęce podłuże awerzch wskutek erówomerego osadaa asypu 28 p rzegląd komukacyjy

5 osadae [cm] O Lewa krawd Prawa krawd odlegoc [km] 6. Porówae wyków oblczeń stateczośc w przekrojach asypu projektowaego a podłożu z grutów spostych w stae plastyczym dla poszczególych podejść oblczeowych Eurokodu 7 oraz przy podejścu tradycyjym (CA Classcal Approach) atomast w mędzyczase wykoywae będą zabeg utrzymaowe. Przedstawoy przykład pokazuje z jedej stroy wpływ skutków osadaa asypu a sta awerzch drogowej, a z drugej strategę Iwestora, który ze względu a zacze koszty e zdecydował sę a wzmocee podłoża. Dodatkowym czykem utrudającym wzmocee podłoża była emożlwość zorgazowaa objazdów przedmotowej drog. Wdzmy też, jak stote jest uwzględae stau graczego użytkowalośc w projektowau. Jeśl asyp jest dobrze zagęszczoy, a obcążee wywerae a ośe podłoże grutowe jest ewelke, to odkształcea spowodowae cężarem własym asypu lub obcążeem e będą przekraczać wartośc dopuszczalych. Należy przewdzeć też możlwość wystąpea odkształceń spowodowaych zmaą waruków wodych, w tym osadań długotrwałych, spowodowaych zmaam wlgotośc grutu asypu podłoża. Nasypy wzoszoe a słaboośych grutach podlegają zaczym deformacjom a skutek ch ścślwośc oraz plastyczych odkształceń podłoża. Podczas ch budowy eksploatacj, możemy lczyć sę z wystąpeem utraty ośośc graczej podłoża orgaczego, zagłębaa sę asypu wyperaa słabego podłoża oraz utraty stateczośc asypu, a także zaczych długotrwałych osadań podłoża orgaczego [9]. Proflaktyka zapobegaa tym ekorzystym staom polega a właścwym projektowau, wyborze odpowedego sposobu posadowea techolog wykoawstwa asypów oraz prowadzeu motorgu tych budowl. Stosowae metody ocey stau graczego użytkowaa tych asypów drogowych powy wykorzystywać parametry ścślwośc podłoża orgaczego z odpowedo prowadzoych badań laboratoryjych oraz z opracowywaych zależośc korelacyjych [9]. Jak lustruje opsay wyżej przykład (rys. 6) tylko asypy o ewelkej wysokośc, wywerających ewelke obcążea, mogą być bezpecze posadowoe a grutach słaboośych bez koeczośc wzmacaa podłoża. Lcząc sę jedak z dużym wartoścam osadań, ależy w takch przypadkach przyjmować odpowedą metodę formowaa asypu, a przykład budowę etapową, dostosowaą do progozowaej welkośc osadań końcowych oraz czasu stablzacj osadań podłoża. W raze koeczośc posadowea wysokch asypów a słaboośym podłożu orgaczym, awet w przypadku stosukowo ewelkej mąższośc takej warstwy, występować będze duże zagrożee utratą stateczośc skarpy asypu. Na rys. 7a przedstawoo kolejy przykład aalzy stateczośc skarpy asypu Drog Ekspresowej S-8 o wysokośc 7,0 m, posadowoego a warstwe uplastyczoych amułów glastych o mąższośc 1,2 m. Wymaa warstwy słaboośej a kwalfkoway materał grutowy przewdzay do formowaa asypu (rys. 7b) staow ajprostszy ajpewejszy sposób zapewea wymagaej wartość wskaźka stateczośc F m > 1,5 w zagadeu stateczośc globalej skarpy. Przy płytkch powerzchach poślzgu adal jedak e jest zapewoy wymagay przepsam [19, 20] zapas stateczośc. Koecze jest zatem uformowae skarp w techolog grutu zbrojoego lub też zmaa grutu przewdzaego do wbudowaa w asyp a małosposty, w tym przypadku a pasek glasty o spójośc e ższej ż 12 kpa, co zapew osągęce mmalego wskaźka stateczośc F m > 1,5. Zastosowae grutów atropogeczych do budowy asypów drogowych Istotym problemem, aslającym sę w ostatch latach podczas realzacj welu westycj drogowych, staow edobór kwalfkowaego materału grutowego. Na tereach zurbazowaych ulegają wyczerpau złoża dobrego materału grutowego. Rówocześe lokale są dostępe materały pochodzea atropogeczego o charakterze odpadów przemysłowych, które mogą być przydate do budowy asypów drogowych bez zastrzeżeń lub zastrzeżeam (wg ormy PN-B [14]), take jak żużle, łołupk przepaloe eprzepaloe, czy meszay popołowo-żużlowe. Stosukowo łatwo dostępym materałam są odpady paleskowe lub budowlae (po ch odpowedm przetworzeu [2]), które mogą być wykorzystae jako składk meszaek z grutam meralym do formowaa asypów komukacyjych. Jako przykład przedstawoo wykorzystae do budowy asypów drogowych w rejoe Wrocława materału atropogeczego w postac meszay aturalego grutu paszczystego, pochodzącego z budowaego lokalego zborka retecyjego oraz odpadu paleskowego (meszay popołowo-żużlowej), zdepoowaego a składowsku mejscowej Elektrocepłow [1]. Do przeprowadzea marodajej aalzy stateczośc skarp asypów uformowaych z materałów atropogeczych bardzo waże jest poprawe wyzaczee wartośc parametrów wytrzymałośc a ścae, które mogą zacząco odbegać od typowych ( ormowych ) wartośc podawaych dla aturalych grutów meralych [9] są moco zależe od rodzaju oraz proporcj meszaych składków. Na rys. 8. przedstawoo wykres przedstawający zakres zmeośc wytrzymałośc a ścae klku meszaek popołowo-paskowych odesoy do wysokośc projektowaego asypu. Przeprowadzoo aalzy parametrycze stateczośc skarp asypu formowaego z meszaek popołowo-paskowych. W oblczeach aalzowaych rodzajów meszaek wysokośc asypu poszukwao welkośc achylea skarp, zapewającego osągęce wymagaego przez Rozporządzee [20] wskaźka stateczośc F dop = 1,50. Przykład wyków oblczeń wykoaych przy asype o wysokośc 12 m achyleu skarp 1 : 1 przedstawoo a rys. 9. Określoe w oblczeach bezpecze achylea skarp asypu drogowego wykoaego z meszaek popołowo-paskowych przedstawoo a rys. 10. Na wykrese wdać, że przy ajższych wartoścach parametrów wytrzymałośc meszak uzyskao ezależe od wysokośc asypu stałe bezpecze achylee 1 : 2,5. Wyka to z położea aje- p rzegląd komukacyjy 29

6 bezpeczejszej powerzch poślzgu, która ezależe od wysokośc asypu, przechodz przez ajpłytsze parte skarpy. W dalszej kolejośc postawoo sobe pytae, czy tak wyzaczoe bezpecze achylea skarp według kryterum F m = 1,50 z Rozporządzea MTGM [20] róweż spełają krytera zawarte w Eurokodze 7 przy zastosowau podejśca oblczeowego 3. Po wykoau oblczeń weryfkujących we wszystkch aalzowaych schematach stwerdzoo, że mmaly wskaźk stateczośc według Eurokodu 7 F m EC > 1,20. Wobec wymagaej przez Eurokod 7 wartośc wskaźka F m EC = 1 aalzowae skarpy mają zatem zbyt łagode achylea. Uzyskae wyk staową koleją przesłakę wskazującą a to, że w Rozporządzeu [20] wprowadzoo wymóg zbyt dużego zapasu stateczośc dla skarp projektowaych asypów drogowych. Podsumowae 7a. Droga Ekspresowa S-8 Wrocław-Syców, przekrój w km Oblczea stateczośc wykoae zgode z Rozporządzeem MTGM [20] - asyp posadowoy bezpośredo a warstwe amułów 7b. Droga Ekspresowa S-8 Wrocław-Syców, przekrój w km Oblczea stateczośc wykoae zgode z Rozporządzeem MTGM [20] - wymaa warstwy amułów Ocea stateczośc skarp zboczy w budowctwe drogowym jest jedym z główych zagadeń w procese projektowaa, zapewającym bezpeczeństwo eksploatacj dróg. Wskaźk stateczośc F, stosoway jako podstawowy parametr do ocey zapasu stateczośc, może przyjmować róże wartośc w zależośc od zastosowaej metody oblczeowej oraz przyjętego podejśca oblczeowego. Poradk ITB r 424/2011 [18] podaje m.., że bezpecze wartośc wskaźka stau rówowag przy parametrach średch ależy przyjmować e mejsze ż F = 1,3. Zblżoe są wymagaa ormy emeckej DIN 4084:1981 zalecające przyjmowae współczyka bezpeczeństwa (w przypadku zsuwu rówoległego do powerzch zbocza) w zależośc od układu obcążeń od 1,3 (układ podstawowy obcążeń) do 1,1 (sta wyjątkowy, dzałaa obcążeń sejsmczych). Przy dużej spójośc grutu (c > 20 kpa) stosuje sę odpowedo F = 1,73 do 1,47. Nowsze wydae ormy E DIN 4084: 2002, dostosowae do wersj ENV Eurokodu, dla trzech układów obcążeń podaje wartośc F = 1,25; 1,15 oraz 1,1. Autorzy wykazal, że poszczególe podejśca ocey stateczośc skarp wprowadzoe przez Eurokod 7 [14], e są rówoważe, a wskazae w Załączku Krajowym [16] podejśca oblczeowego 3 do ocey stateczośc wymaga dobrego rozpozaa waruków geotechczych odpowedzalego przygotowaa programu badań geotechczych projektowaej westycj. W Polsce zalecae jest podejśce oblczeowe 3, w którym współczyk częścowe stosuje sę tylko do parametrów wytrzymałośc grutu obcążeń zmeych. Wykowe wartośc zapasu stateczośc są geerale mejsze od wymagaego w obowązującym Rozporządzeu MTGM [19]. Jedye podejśce oblczeowe 2 według Eurokodu 7 pozwala a uzyskae porówywalego zapasu stateczośc. Borąc pod uwagę trwającą od lat szeroką dyskusję (por. [7]), dotyczącą admere dużego zapasu stateczośc wymagaego przez przywołae Rozporządzee, weryfkacja oblczeń stateczośc z wykorzystaem podejśca 3 wydaje sę koecza w przypadkach słabego stopa rozpozaa waruków podłoża, przy dużej zmeośc grutów występujących w aalzowaym masywe grutowym, bądź przy występowau asypów ekotrolowaych. Przedstawoe wybórcze problemy zwązae z posadoweem obektów frastruktury trasportowej wskazują, że budowa sec dróg samochodowych astręcza wele problemów z racj lowego charakteru tych budowl. Jedakże ależy stwerdzć, że w zakrese badań dotyczących rozpozaa podłoża grutowego dostępa jest w kraju aparatura sprzęt, który zapewa dobre rozezae pod- 30 p rzegląd komukacyjy

7 240 f [kpa] 200 góry zakres parametrów doly zakres parametrów Wysokos skarpy [m] 8. Zależość graczego oporu a ścae meszaek popołowo-paskowych w zależośc od wysokośc asypu [1] łoża grutowego zarówo w warukach stu jak róweż w laboratorum. W zakrese rozpozaa podłoża grutowego w laboratorum ezbęde będze wdrożee procedur ocey mrozoodporośc grutów z wykorzystaem badań CBR. W przypadku formowaa asypów drogowych z materałów atropogeczych kluczową rolę przy zapeweu bezpeczeństwa ch eksploatacj staow prawdłowa ocea wartośc parametrów charakteryzujących ch wytrzymałość a ścae. Nezbęde jest opracowae procedur pozwalających a lepszą efektywejszą kotrolę zagęszczea asypów formowaych z grutów atropogeczych. Ple wydaje sę podjęce prac w celu wprowadzea metod algorytmów ocey stateczośc skarp asypów przekopów drogowych opartych a zaleceach Eurokodu 7, w tym róweż wzmacaych geosytetykam. Przedstawoe wyk staową kolejy głos w szerokej, krytyczej dyskusj [7] dotyczącej zbyt wysokch wymagaych zapasów stateczośc w obowązujących przepsach [19, 20]. Nachylee skarpy [stop.] Meszaka 1,5 : 1 param. wysoke achylee 1 : 1,5 achylee 1 : 2,5 Meszaka 1 : 1 param. wysoke Meszaka 1,5 : 1 param. ske Meszaka 1 : 1 parametry ske Wysokos ' skarpy [m] 10. Bezpecze achylea skarp asypu drogowego uformowaego z meszaek popołowo-paskowych w fukcj wysokośc asypu wyk uzyskae dla wskaźka stateczośc F m = 1,5 [1] Materały źródłowe 9. Nasyp wysokośc 12 m z meszak popołowo-paskowej. Oblczea stateczośc wykoae zgode z Rozporządzeem MTGM [20] 1. Batog A., Hawrysz M., Stateczość asypów drogowych formowaych z meszaek paskowo- popołowych w rejoe Wrocława. Bulety PIG 2011, r 446/2, s Batog A., Hawrysz M., Wykorzystae do budowy asypów drogowych kruszyw z recyklgu odpadów budowlaych. Geożyera, drog, mosty, tuele 3/ Batog A., Stlger-Szydło E., Aalza zapasów stateczośc asypów komukacyjych. Przegląd Komukacyjy, 2014, r 5, s Batog A., Stlger-Szydło E., Stateczość skarp asypów drogowych w ujęcu Eurokodu 7. Drogowctwo 2010, r 1, s Batog A., Stlger-Szydło E., Stateczość skarp asypów moderzowaej drog ekspresowej S-8 w ujęcu Eurokodu 7 aktualych przepsów krajowych. Drogowctwo 2010, r 2, s Bshop A. W., The use of the slp crcle the stablty aalyss of slopes, Geotechque, 1955, o 5, pp Kłosńsk B., O wymagaach dotyczących stateczośc skarp zboczy, Zeszyty Naukowo-Techcze SITK Oddzał Kraków, Problematyka osuwsk w budowctwe komukacyjym, sera Materały Koferecyje, Nr 88, Zeszyt 144, Kraków Smpso B., Drscoll R., Eurocode 7 a commetary. CRC Ltd., Lodo, Stlger-Szydło E., Posadowea budowl frastruktury trasportu lądowego. Teora Projektowae Realzacja. Wrocław, Dolośląske Wydawctwo Edukacyje, Włu Z., Zarys geotechk, Wyd. Komukacj Łączośc, Warszawa Wysokńsk L., Zabezpeczae stateczośc skarp zboczy, XVI Koferecja PZITB Warsztat Pracy Projektata Kostrukcj, Ustroń 2001, t. 2, s Wysokńsk L., Zasady poprawej aalzy oblczeń stateczośc zboczy. W pracy: Problematyka osuwsk w budowctwe komukacyjym. Mat. Ogólopolskej Kof. Nauk, Tech., Zakopae 2000, s Norma PN/B-03010:1983 Ścay oporowe. Oblczea statycze projektowae. 14. Norma PN-B-06050:1999. Roboty zeme. Wymagaa ogóle. 15. Norma PN-EN : 2008/AC: 2009 Eurokod 7 Projektowae geotechcze Część 1: Zasady ogóle. 16. Norma PN-EN : 2009 Eurokod 7 Projv ektowae geotechcze Część 2: Rozpozae badae podłoża grutowego. 17. Norma PN-EN :2008/NA:2011. Eurokod 7 Projektowae geotechcze Część 1: Zasady ogóle. Załączk Krajowy. 18. Poradk ITB r 424. Ocea stateczośc skarp zboczy. Warszawa Rozporządzee Mstra Trasportu Gospodark Morskej z da 14 maja 1997 r. w sprawe przepsów techczo-budowlaych dotyczących autostrad płatych. Dz. U. z da 19 czerwca 1997 r., Nr 62, poz Rozporządzee Mstra Trasportu Gospodark Morskej w sprawe waruków techczych, jakm powy odpowadać drog publcze ch usytuowae. Dz. U. Nr 43/1999 r. p rzegląd komukacyjy 31