Jednostka Wojskowa 1128 ul. 17 Marca Malbork

Transkrypt

1 Ekspertyza wskazująca przyczynę pęknięć płyt betonowych oraz wskazanie sposobu wykonania naprawy nawierzchni DK- A, K- 6010, lotnisko Malbork w Królewie Malborskim Jednostki Wojskowej 1128 Inwestor : Jednostka Wojskowa 1128 ul. 17 Marca Malbork

2 INWESTOR: Jednostka Wojskowa 1128 ul. 17 Marca Malbork RODZAJ OPRACOWANIA: Ekspertyza wskazująca przyczynę pęknięć płyt betonowych oraz wskazanie sposobu wykonania naprawy nawierzchni DK- A, K- 6010, lotnisko Malbork w Królewie Malborskim Jednostki Wojskowej 1128 Biuro Projektowe: Tuxbel Engineering Sp. z o. o. ul. Mielżyńskiego 14; Poznań Nr umowy: 167/FIN/2015 z dnia r. Funkcja: Tytuł, Imię i Nazwisko Nr uprawnień Podpis Data Projektant: mgr inż. Maciej Grzelski upr.bud.nr382/82/lo upr.proj.nr750/85/lo

3 DK A 6010 lotnisko Malbork w Królewie Malborskim Jednostki Wojskowej 1128 w Malborku Spis treści 1. Podstawa opracowania. 2. Cel opracowania. 3. Sprawozdanie z badań. 4. Określenie przyczyn pęknięć nawierzchni betonowej. 5. Propozycja metody naprawy nawierzchni. 6. Wnioski końcowe. 7. Bibliografia. Załączniki 1. Załącznik nr 1 - Świadectwo badania wytrzymałości na rozciąganie przy rozłupywaniu opracowane przez BARG M.B. Poznań sp. z o.o. 2. Załącznik nr 2 - Dokumentacja badań podłoża gruntowego. Opinia geotechniczna dla badania związanego z nośnością płyty lotniska wojskowego w Malborku.

4 1. Podstawa opracowania. - Umowa nr 167/FIN/2015 zawarta w dniu w Malborku pomiędzy Skarbem Państwa reprezentowanym przez Jednostkę Wojskową 1128 w Malborku a Tuxbel Engineering z siedzibą w Poznaniu - wizja lokalna i pobranie próbek w dniu 02 września 2015 r. W opracowaniu posłużono się również następujące dokumenty normatywne: - Projekt normy -17-A204:2013 Lotniskowe nawierzchnie betonowe. Wymagania i metody badań nawierzchni z betonu cementowego. - PN-V-83002: Lotniskowe nawierzchnie z betonu cementowego. Wymagania ogólne i metody badań - PN-EN :2011Badania betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań. - PN-EN :2012 Badania betonu. Część 1: Kształt, wymiary i inne wymagania dotyczące próbek do badań i form. - PN-EN Badania betonu w konstrukcjach. Badania nieniszczące. Oznaczenie liczby odbicia. 2. Cel opracowania. Celem opracowania jest określenie przyczyn spękań podłużnych na płycie kołowania oraz wskazanie metod naprawczych. Spękania podłużne pojawiają się początkowo grubości < 1 mm bez wykruszeń. Po pewnym czasie rysa znacznie się zwiększa i dalsze jej tolerowanie zagraża bezpieczeństwu statków powietrznych. Istnieje bowiem realne zagrożenie odspajania się kawałków betonu i ich zasysania do silników odrzutowych. Obsługa lotniska nacina powstałe podłużne rysy i powstałe szczeliny wypełnia szybko sprawną zaprawą. Coraz częściej pojawiające się wyżej opisane uszkodzenia zmusiły Zamawiającego do zbadania przyczyn zjawiska i potrzebie podjęcia kroków zapobiegawczych czy naprawczych. Nie zachowała się czytelna dokumentacja tego fragmentu lotniska, stąd Zamawiający zlecił pozyskanie danych metodami niszczącymi przez odkrywki w 4-ech punktach, by określić wytrzymałość betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu i podbudowę.

5 3. Sprawozdanie z badań. Lokalizacja punktów poboru próbek, t.j. w polach nr 80, nr 159, nr 201 i nr 368 przedstawiona jest na poniższym rysunku Rys. nr 1

6 3.1. Odwierty rdzeniowe w nawierzchni płyty lotniskowej. Odwierty w nawierzchni celem pobrania próbek wykonano wiertłem koronkowym 150 mm i długości 500 mm. Zgodnie z programem badań wykonano otwory w następujących numerach płyt (patrz rys.nr 1): nr 80, nr 159, nr 201, nr 368. Odwierty rdzeniowe zrealizowano za pomocą wiertnicy Hilti DD 200. Jednocześnie pobrane zostały próbki z wierzchniej warstwy nawierzchni ze wszystkich otworów ( 4 szt.) Foto nr 1 Stanowisko przy płycie nr 80

7 Foto nr 2 Stanowisko przy płycie nr 201 Foto nr 3 Stanowisko przy płycie nr 159 Mimo zagłębienia koronki wiertła na - 60 cm od powierzchni nawierzchni nie udało się odspoić betonowego wypełnienia (walec) wiertła, pomimo wypłukiwania już gruntu na powierzchnię. Wypłukiwanie urobku spod koronki wiertła odbywa się dzięki wtłaczanej pod ciśnieniem 2-4 bar wody chłodzącej wiertło. Spód otworu na ok. -50,5 cm od powierzchni nawierzchni - patrz foto nr 4. Taka sytuacja miała miejsce w otworach nr 80, nr 159 i nr 201. W związku z tym badanie geotechniczne możliwe było jedynie w otworze nr 359. Ograniczenie to jednak nie wpływa na określenie przyczyny powstawania rys i metody napraw. Foto nr 4 Odwiert 60 cm przy głębokości 50,5 cm

8 Wykonane odwierty oraz pobrane próbki pozwoliły ustalić przekrój nawierzchni. W dalszym postępowaniu górne jej fragmenty zostały przekazane do laboratorium celem wyznaczenia wytrzymałości na rozciąganie przez rozłupywanie (zgodnie z 3) Fot. nr 5 Otwór-płyta nr 80 Fot. nr 6 Otwór-płyta nr 159 Fot. nr 7 Otwór-płyta nr 201 Fot. nr 8 Otwór-płyta nr 368

9 Wyniki badania - patrz zał. nr 1 - Świadectwo badania wytrzymałości - oprac.barg M.B. Poznań sp. z o.o. W następnym etapie badań wykonano badania geotechniczne w otworze płyty nr 368. Fot. nr 9 Badania geotechniczne Przeprowadzono dwa rodzaje badań : a) makroskopowe pozwalające stworzyć opis litograficzny z podstawowymi danymi gruntów, b) sondą dynamiczną pozwalające określić stan zagęszczenia Opracowanie Euro Eko Projekt Centrum inwestycyjno-budowlane Malbork - patrz zał. nr 2

10 3.2. Badanie sklerometryczne. Odwierty rdzeniowe oraz pobranie próbek dla badań niszczących na rozciąganie przy rozłupywaniu zostały uzupełnione badaniami sklerometrycznymi za pomocą młotka Schmidt a typ N. Badania wykonano dla płyt z których pobrano w/w próbki oraz na sąsiadujących z lewych stron, patrząc w kierunku rosnącej numeracji. Dla każdej płyty (5,0 m x 5,0 m) wykonano 9 odczytów. Badań nie skalowano na odwiertach kontrolnych, w związku z powyższym wyznaczone parametry należy traktować jako przybliżone i orientacyjne. Badania natomiast wykonano na zdrowych fragmentach betonu oczyszczonych i wygładzonych za pomocą kamienia ściernego i odkurzonych. Na każdej płycie (5,0 m x 5,0 m) badania wykonano w 9-ciu punktach - patrz poniższy rys Rys. nr 2 Lokalizacja punktów badań sklerometrycznych Wyniki badań przedstawione są w poniższej tabeli.

11 Wyniki badań sklerometrycznych Nr płyty Odczyt Liśr Kor. z uwzgl kąta Li średni sprow. fli wg krzywe j producenta Li - Lśr (Li - Lśr) 2 fi-fśr (fi-fśr) 2 80 prawa ,67 3,20 45,87 48,20 0,89 0,79 0,46 0,21 80 lewa ,44 3,20 44,64 48,00-0,33 0,11 0,26 0, prawa ,89 3,20 51,09 58,00 6,11 37,35 10,26 105, lewa ,89 3,20 44,09 46,50-0,89 0,79-1,24 1, prawa ,56 3,20 43,76 46,20-1,22 1,49-1,54 2, lewa ,78 3,20 41,98 43,50-3,00 9,00-4,24 17, prawa ,11 3,20 47,31 49,00 2,33 5,44 1,26 1, lewa ,89 3,20 41,09 42,50-3,89 15,12-5,24 27,43 41,78-44,98 47,74-70,10 156,48 Sf = 4,7275

12 3.3. Identyfikacja ugięć nawierzchni. W trakcie oględzin próbowano sprawdzić metodą statyczną czy zarysowywaniu nawierzchni towarzyszą jej przemieszczenia. Betonowa nawierzchnia lotniskowa została wykonana za pomocą układania betonu w szalunkach i ręcznym zacieraniem. Stąd naturalne nierówności uniemożliwiające identyfikacje ugięć. Poniżej prosta metoda potwierdza występowanie nierówności nawierzchni powstałych już na etapie układania i obróbki powierzchniowej nawierzchni betonowej. Nie stwierdzono przemieszczeń mających związek z pęknięciami. Fot Nierówności nawierzchni

13 4. Określenie przyczyn pęknięć nawierzchni. Przedmiotowa nawierzchnia ułożona jest na podbudowie betonowej przy użyciu mm warstwy poślizgowej na bazie asfaltu. Układ warstw jest następujący: 1,5-2,5 cm cm cm nawierzchnia asfalt podbudowa ok. 30 cm podsypka Rys.nr 3 Konstrukcja nawierzchni betonowej lotniska wojskowego Królewie Malborskim Z badań geotechnicznych znana jest budowa geotechniczna podłoża. Bezpośrednie podłoże (patrz zał. nr 2) stanowi piasek drobny przewarstwiony piaskiem średnim o niskim stopniu zagęszczenia, t.j. ID = 0,4. Podbudowę o zróżnicowanej grubości stanowią betony będące najprawdopodobniej starymi nawierzchniami lotniska i powstałymi w różnych okresach - patrz np. płyta fot. nr 6. Szacuje się, że nawierzchnia zostala wykonana przed ok roku. Na powierzchni nawierzchni powstało bardzo dużo włoskowatych pęknięć. Część z nich to skutek niewłaściwej pielęgnacji nawierzchni w początkowym okresie wiązania i twardnienia betonu oraz użycie niewłaściwie zaprojektowanej mieszanki betonowej. Większość powyższych spękań włoskowatych pod wpływem obciążenia i warunków atmosferycznych przeistoczyły się w podłużne spękania i tendencje do wykruszania fragmentów betonu.

14 Najprawdopodobniejszy dalszy kierunek spękań podłużnych Fot. nr 14 Powstawanie podłużnych pęknięć

15 Projekt normy - 17-A204 : 2013 Lotniskowe nawierzchnie betonowe. Wymagania i metody badań nawierzchni z betonu cementowego (6) podaje minimalne wymagania dla klas betonu nawierzchniowego. Są one następujące: Cecha Norma Jedn. miary Wymagania dla klas betonu nawierzchniowego C30/37 C35/45 C40/50 Wymagania -wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu PN-EN :2011 MPa 3,6 3,9 4,0 Wyniki - wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu PN-EN :2011 MPa Uwagi Płyta nr 80 MPa 2,79 nie spełnia Płyta nr 159 MPa 4,73 OK Płyta nr 201 MPa 4,28 OK Płyta nr 368 MPa 2,75 nie spełnia W tabeli dla wyznaczonej metodą sklerometryczną klasy betonu podane są wyniki wytrzymałości betonu na rozciąganie przez rozłupywanie. Warunek dla płyty nr 80 i płyty nr 368 nie jest spełniony. Z przełomu i wyglądu próbek wynika ponadto użycie do kruszyw naturalnych otoczakowych, natomiast już projekt normy PrPN-V (obecnie wycofana) zakładał konieczność stosowania jedynie kruszyw łamanych granitowych. Ponadto widoczne są błędy wibrowania (lub jego brak!) Fot. nr 15 Przełom próbki

16 Reasumując: główną przyczyną powstawania podłużnych spękań jest niewłaściwa nawierzchnia, a dokładnie: 1. Zbyt niska wytrzymałość betonu na rozciągnie. 2. Użycie niewłaściwej mieszanki betonowej z niewłaściwym doborem kruszywa. 3. Najprawdopodobniej niewłaściwa pielęgnacja betonu nawierzchni w początkowym okresie twardnienia i wiązania. 4. Zaakceptowanie najprawdopodobniej już istniejących nawierzchni i zaadaptowanie ich jako materiału podbudowy. Pośrednio również: 5. Niska jakość materiału podłoża i za małą jego miąższość. Jak istotne są ustalenia wytrzymałości na rozciąganie niech świadczą wymagania Brytyjskiego Instytutu Drogowego i Stowarzyszenia Betonu i Cementu, gdzie dla betonu układanego ręcznie żąda się by wytrzymałość R28 na rozciąganie przy zginaniu wynosiła minimum 6,5 MPa! Jest oczywiste, że w sytuacji cyklicznych obciążeń przekazywanych przez podwozia statków powietrznych degradacja nawierzchni jest największa właśnie w osiach goleni głównych samolotów Fot. nr 16. Powstawanie spękań w osiach goleni głównych

17 5.Propozycja metody naprawy nawierzchni. Degradacja nawierzchni w osiach jak na fot. nr 16 będzie następować coraz intensywniej, istnieje bowiem niebezpieczeństwo działania dodatkowo zjawiska tzw. hydrodynamicznego pompowania wywoływane przejazdami kół samolotów. Pojawiające się szczeliny nawet szybko uszczelniane przez obsługę lotniska nie są idealne szczelne i zwiększa się ryzyko wg j.w. Naprawę można dokonać jedynie poprzez wymianę nawierzchni. Istnieją moim zdaniem dwa warianty: - Wariant 1 polegający na całkowitym usunięciu wszystkich warstw nawierzchni i podbudowy oraz częściowa wymiana podłoża, najlepiej do spągu warstwy Pd, czyli na glębokość ok. 1 m. Wg tego wariantu można wykonać nawierzchnię (zalecane) betonową metodą ślizgową, - Wariant II polegający na usunięciu tylko warstwy wierzchniej (nawierzchni) i po wykonaniu niezbędnych napraw podbudowy wykonać nową nawięrzchnię w technologii betonu zbrojonego. 6. Wnioski końcowe. Przed podjęciem końcowych decyzji należy wykonać dodatkowe prace badawcze, pozwalające dokładnie zinwentaryzować podbudowę. Sprawdzenia wymaga, o ile to możliwe działanie drenażu. Dodatkowo warstwa Gp/G stwarza niebezpieczeństwo wysadzin i należy zadbać o odpowiednie warstwy mrozoodporne. Z tego względu preferuję naprawę wg wariantu 1.

18 7. Bibliografia: 1. PN-V Lotniskowe nawierzchnie z betonu cementowego. Wymagania ogólne i metody badań. 2. PN-EN :2012 Badania betonu. Część 1: Kształt, wymiary i inne wymagania dotyczące próbek do badań i form. 3. PN-EN :2011 Badania betonu. Część 6: Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu próbek do badań. 4. PN-EN :2012 Badania betonu w konstrukcjach. Część 2: Badanie nieniszczące. Oznaczenie liczby odbicia. 5. PN-EN :2007 Nawierzchnie betonowe. Część 2: Wymagania funkcjonalne dla nawierzchni betonowych. 6. Projekt normy - 17-A204 : 2013 Lotniskowe nawierzchnie betonowe. Wymagania i metody badań nawierzchni z betonu cementowego. 7. Nita Piotr - Budowa i utrzymanie nawierzchni lotniskowych - WKŁ Warszawa 1999 r. 8. A i T Seruga - Przydatność użytkowa betonowych nawierzchni lotniskowych - Czasopismo Techniczne Politechniki Krakowskiej zeszyt 20: PN-EN Ocena wytrzymałości betonu na ściskanie w konstrukcjach i prefabrykowanych wyrobach betonowych.

19 DK A 6010 lotnisko Malbork w Królewie Malborskim Jednostki Wojskowej 1128 w Malborku ZAŁĄCZNIKI 1. Załącznik nr 1 - Świadectwo badania wytrzymałości na rozciąganie przy rozłupywaniu opracowane przez BARG M.B. Poznań sp. z o.o. 2. Załącznik nr 2 - Dokumentacja badań podłoża gruntowego. Opinia geotechniczna dla badania związanego z nośnością płyty lotniska wojskowego w Malborku.

20 ZAŁ nr 1

21 ZAŁ.nr 2 USŁUGI GEOTECHNICZNE - NADZORY BUDOWLANE - PROJEKTOWANIE KONSTRUKCYJNE inż. Zbigniew Tchórzewski MALBORK ul. Michałowskiego 10a/6 euro.eko.projekt@wp.pl tel TEMAT Dokumentacja badań podłoża gruntowego Opinia geotechniczna dla badania związane z nośnością płyty lotniska wojskowego w Malborku (Królewo Malborskie) ZLECENIODAWCA Tuxbel Engineering sp. z o.o. ul.mielżyńskiego Poznań AUTOR OPRACOWANIA inż. Zbigniew Tchórzewski upr. nr 336/Gd/2002 MALBORK wrzesień 2015 r.

22 USŁUGI GEOTECHNICZNE - NADZORY BUDOWLANE - PROJEKTOWANIE KONSTRUKCYJNE inż. Zbigniew Tchórzewski MALBORK ul. Michałowskiego 10a/6 euro.eko.projekt@wp.pl tel ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA zał. 1. Objaśnienia symboli graficznych. zał. 2. Profil analityczny otworu badawczego. zał. 3. Karta sondowań sondą SDL - 10 zał. 4. Wnioski i zalecenia

23 USŁUGI GEOTECHNICZNE - NADZORY BUDOWLANE - PROJEKTOWANIE KONSTRUKCYJNE inż. Zbigniew Tchórzewski MALBORK ul. Michałowskiego 10a/6 euro.eko.projekt@wp.pl tel I. DOKUMENTACJA BADAŃ PODŁOŻA GRUNTOWEGO Zał. nr 4 A. Metodyka badań: 1. Badania geotechniczne wykonane zostały na terenie Lotniska K-600 Malbork w Królewie Malborskim Jednostki Wojskowej 1128 w Malborku. 2. W obrębie nawierzchni betonowej DK-A, pole nr 368 metodą okrętną, ręcznym zestawem wiertniczym bez orurowania wykonano otwór badawczy, którego lokalizację i głębokość określił Zleceniodawca. 3. W trakcie wykonywania otworu z każdej warstwy litologicznie zmiennej pobierano próbki gruntu i wykonywano badania makroskopowe in-situ w celu określenia rodzajów gruntów oraz stanu gruntów spoistych. 4. W punkcie wierceń w gruntach niespoistych wykonano sondowanie udarowe sondą dynamiczną lekką DPL ( SD-10 ). 5. Stan gruntów niespoistych określono na podstawie interpretacji wyników sondowań, którą zilustrowano na karcie wyników badań sondą (zał. nr 3). B. Wyniki badań: 1. Wyniki badań zestawiono tabelarycznie na profilu analitycznym otworu badawczego (zał. nr 2). 2. Określono cechy wiodące gruntów: stopień zagęszczenia I D i wilgotność gruntów niespoistych, oraz stopień plastyczności I L i grupę konsolidacji gruntów niespoistych. II. OPINIA GEOTECHNICZNA 1. Jak wynika z map geologicznych i wykonanych badań podłoże zbudowane jest z gruntów pokrywowych reprezentowanych w zakresie gruntów spoistych przez plastyczne gliny piaszczyste i pylaste oraz miękkoplastyczne namuły gliniaste. Grunty te wg PN-81/B zaliczane są do grupy konsolidacji C, natomiast w zakresie gruntów niespoistych przez średnio zagęszczone piaski drobne. Rodzime grunty mineralne pokrywa nawierzchnia betonowa o gr. 50 cm na podsypce piaskowej o gr. 30 cm. 2. Na podstawie wykonanych badań nie stwierdzono występowanie wód gruntowych. 3. Parametry fizyko-mechaniczne gruntów podłoża należy przyjmować w oparciu cechy wiodące. Parametry fizyko-mechaniczne gruntów podłoża zaleca się przyjmować zgodnie z normą PN-81/B metodą "B", biorąc za podstawę cechy wiodące w postaci stopnia zagęszczenia I D i wilgotności gruntów niespoistych, oraz stopnia plastyczności I L i grupy konsolidacji gruntów spoistych.

24 USŁUGI GEOTECHNICZNE - NADZORY BUDOWLANE - PROJEKTOWANIE KONSTRUKCYJNE inż. Zbigniew Tchórzewski MALBORK ul. Michałowskiego 10a/6 euro.eko.projekt@wp.pl tel Poniższa tabela przedstawia charakterystyczne parametry wydzielonych warstw geotechnicznych. Nr warstwy OPIS GRUPA KONSOLI DACJI I D I L [kn/ (n) γ m 3 ] Ф (n) [ o ] c u (n) [kpa] M o [kpa] M [kpa] E o [kpa] I Pd/Ps, Pd, Pd/Nm(Pd) - 0,40-16,5 29, II Gp/G II C - 0,50 20,0 10,0 8, III Pd C - 0,80 17,0 6,0 5, OPRACOWAŁ: